聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethene,英文缩写为PTFE,商标名Teflon?,中文译名则各地相异:中国大陆译为特富龙?(俗称"塑料王"),香港译为特氟龙?,台湾译为铁氟龙?),一般统称作“易洁镬涂层”/“易洁镬物料”;是一种使用了氟取代聚乙烯中所有氢原子的人工合成高分子材料。这种材料具有抗酸抗碱、抗各种有机溶剂的特点,几乎不溶于所有的溶剂。同时,聚四氟乙烯具有耐高温的特点,它的摩擦系数极低,所以可作润滑作用之余,亦成为了易洁镬和水管内层的理想涂料。
历史
聚四氟乙烯是由杜邦公司的Roy Plunkett于1938年意外发现[1]:当他尝试制作新的氯氟碳化合物冷媒时,四氟乙烯在高压储存容器中聚合(容器内壁的铁成为聚合反应的催化剂)。杜邦公司在1941年取得其专利,并于1944年以“Teflon”的名称注册商标,此商标后来也成为聚四氟乙烯的通称[2]。
如今聚四氟乙烯已经被广泛应用于生产与生活的许多领域。
性质与应用
聚四氟乙烯在室温下为一白色固体,密度约为2.2克/立方厘米。根据杜邦公司的记载,其熔点为327°C(620.6°F)[3],但于260°C (500°F)以上就会变质。 它的摩擦系数为小于或等于0.1,相当于已知摩擦系数最少的固体物质。
结构
聚四氟乙烯广泛应用于各种需要抗酸碱和有机溶剂的场合,并被用来制作不粘锅以及干式变压器。聚四氟乙烯很软,因此经常用于涂层。
性质
物理性质
聚四氟乙烯的机械性质较软。具有非常低的表面能。
化学性质
- 耐腐蚀性:能够承受除了熔融的碱金属,氟化介质以及高于300℃氢氧化钠之外的所有强酸(包括王水)、强氧化剂、还原剂和各种有机溶剂的作用。
- 绝缘性:不受环境及频率的影响,体积电阻可达1018欧姆?厘米,介质损耗小,击穿电压高。
- 耐高低温性:对温度的影响变化不大,温域范围广,可使用温度-190~260℃。
- 自润滑性:具有塑料中最小的摩擦系数,是理想的无油润滑材料。
- 表面不粘性:已知的固体材料都不能粘附在表面上,是一种表面能最小的固体材料。
- 耐大气老化性,耐辐照性能和较低的渗透性:长期暴露于大气中,表面及性能保持不变。
- 不燃性:限氧指数在90以下。
毒性
聚四氟乙烯在常态下是无毒,但当聚四氟乙烯煮食器具在温度达到500°F(260℃)之后便开始变质,并且在660°F(350℃)之上开始分解。这些剥蚀物可令鸟致死, 并可使人产生类似流感的症状。
比较而言,在烹煮油、脂与奶油时,当温度到达约392°(200℃)时,将产生烧焦与烟,而肉通常在400-450°F(200-230℃)之间产生烧焦,然而若将空的煮食器具放置于炉火上,一不经意,便很容易超出这个温度。
在1959年(在美国食品及药物管理局批准食物调理器具物质之前)的一份研究中显示,当涂层锅在干烧时所产生的气体中的毒性,较烹煮一般食用油所产生的气体中的毒性低。
制程中的致癌物质
美国环境保护局在2005年的科学咨询议会中发现,在生产聚四氟乙烯过程中使用的原料之一全氟辛酸铵(PFOA)可能具有致癌作用。这个发现到目前为止仍未定论。杜邦公司曾因该物质污染地下水,而遭到其位于俄亥俄与西维吉尼亚工厂外围的居民控告,并于2004年以3亿元和解。到目前为止,该物质尚未受到美国环境保护局规范。
在2006年一月,杜邦公司,身为美国一家生产PFOA的公司,同意于2015年达到减少其工厂对于该化学物质的排放,但不愿承诺逐步完全淘汰使用该化学物质。此协议不仅适用于使用PTFE的煮食器具,也包含了食品包装与铺料。杜邦公司同时声明,他们无法在生产PTFE中,不使用PFOA,但他们会寻求替代品。
PFOA仅于制程中使用 – 并于硬化程序后,仅留下非常微量的PFOA。杜邦公司主张,在其适当的硬化程序后,锅具上所残留的PFOA,应该是已微量到无法测量。