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聚四氟乙烯

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聚四氟乙烯
IUPAC名
poly(1,1,2,2-tetrafluoroethylene)[1]
系統名
聚四氟乙烯
別名 特富龍、特氟龍、鐵氟龍, Syncolon, Fluon, Poly(tetrafluoroethene), Poly(difluoromethylene), Poly(tetrafluoroethylene)
識別
縮寫 PTFE
CAS號 9002-84-0  ✓
ChEBI 53251
KEGG D08974
性質
化學式 (C2F4)n
密度 2.2 g/cm3
熔點 327℃
熱導率 0.25 W/(m·K)
危險性
NFPA 704
NFPA 704.svg
0
1
0
 
若非註明,所有數據均出自一般條件(25 ℃,100 kPa)下。

聚四氟乙烯(英語:Polytetrafluoroethylene,縮寫為PTFE),俗稱「塑膠王」,商標名Teflon(中文譯名各地相異:中國大陸譯為特富龍,香港譯為特氟龍,台灣民間一般譯為鐵氟龍、教科書則譯為特夫綸),這種材料的產品一般統稱作「不黏塗層」/「易潔鑊物料」;是一種使用了取代聚乙烯中所有原子的人工合成高分子材料。這種材料具有抗、抗各種有機溶劑的特點,幾乎不溶於所有溶劑。同時,聚四氟乙烯具有耐高溫的特點,它的摩擦系數極低,所以可作潤滑作用之餘,亦成為了不沾鍋和水管內層的理想塗料。

歷史[編輯]

聚四氟乙烯是由杜邦公司的美國化學家羅伊·J·布朗克(Roy J. Plunkett, 1910–1994)於1938年意外發現[2]。在他嘗試製作新的氯氟碳化合物冷媒時,四氟乙烯在高壓儲存容器中聚合(容器內壁的鐵成為聚合反應的催化劑)。杜邦公司在1941年取得專利,並於1944年以「Teflon」的名稱註冊商標[3]

如今聚四氟乙烯已經被廣泛應用於生產與生活上許多領域,也有部分應用於軍事科技武器方面。如美軍M4A1卡賓槍機匣內部的槍機總成,鍍上一層聚四氟乙烯來增強武器壽限。

應用[編輯]

聚四氟乙烯的結構

聚四氟乙烯廣泛應用於各種需要抗酸鹼和有機溶劑的場合,並被用來製作不沾鍋以及乾式變壓器。聚四氟乙烯質地柔軟,因此經常用於塗層[註 1]。它剛被研究出來時的主要使用領域是高溫的發射火箭的內壁塗層。聚四氟乙烯也是止洩帶的主要成分。

性質[編輯]

物理性質[編輯]

聚四氟乙烯在室溫下為白色固體,密度約為2.2克/立方公分。根據杜邦公司的記載,其熔點為327℃(620.6℉)[4][5],但於260℃(500℉)以上就會變質。它的摩擦係數為小於或等於0.1,是已知摩擦係數最小的固體物質。聚四氟乙烯的機械性質較軟。具有非常低的表面能

化學性質[編輯]

  • 耐腐蝕性:能夠承受除了熔融的鹼金屬、氟化介質以及熔融強鹼之外的所有強酸(包括氟銻酸王水)、強鹼、強氧化劑還原劑和各種有機溶劑的作用。
  • 絕緣性:不受環境及頻率的影響,電阻率可達1018歐姆·厘米,介質損耗小,擊穿電壓高。
  • 耐高低溫性:對溫度的影響變化不大,溫域範圍廣,可使用溫度 -190~260 ℃。
  • 自潤滑性:具有塑料中最小的摩擦係數,是理想的無油潤滑材料。
  • 表面不黏性:已知的固體材料都不能黏附在表面上,是一種表面能最小的固體材料。
  • 耐大氣老化性,耐輻照性能和較低的滲透性:長期暴露於大氣中,表面及性能保持不變。
  • 不燃性:限氧指數[6]在90以下。

毒性[編輯]

聚四氟乙烯在常態下是無毒的,但當聚四氟乙烯烹調器具在溫度達到500℉(260℃)之後便會開始變質,並且在660℉(350℃)之上開始分解。杜邦公司在《有關使用杜邦特富龍不黏塗層炊具的重要知識》中說明惰性的聚四氟乙烯在溫度達到260℃後會發生化學變化。

比較而言,在烹煮油、脂與奶油時,溫度到達約392℉(200℃)將產生燒焦與煙,而肉通常在400℉–450℉(200℃–230℃)之間燒焦,然而若將空的烹調器具放置於爐火上,一不經意,便很容易超出這個溫度。[7]

在1959年(在美國食品及藥物管理局批准食物調理器具物質之前)的一份研究中顯示,塗層鍋在乾燒(沒有食物在鍋內)時所產生的氣體中的毒性,較烹煮一般食用油所產生的氣體中的毒性低。

製程中的致癌物質[編輯]

美國環境保護署在2005年的科學諮詢議會中發現,在生產聚四氟乙烯過程中使用的原料之一全氟辛酸(PFOA)可能具有致癌性。這個發現到目前為止仍未有定論。另外,杜邦公司曾因該物質污染地下水,而遭到其位於俄亥俄州西維吉尼亞州工廠外圍的居民控告。美國環保署的檢測人員至少在後一工廠的1名懷孕女工體內發現PFOA,而且女工腹中胎兒已經受到影響,但杜邦公司隱瞞了這一檢測結果。不過,環保署提起的關於違反《有毒物質控制法案英語Toxic Substances Control Act》和《資源保護法》的8項指控,被杜邦於2004年以1650萬美元和解。到目前為止,該物質尚未受到美國環境保護署規範。[8][9]

在2006年1月,杜邦公司,身為美國唯一一家生產PFOA的公司,同意於2015年達到減少其工廠對於該化學物質的排放,但不願承諾逐步完全淘汰使用該化學物質。此協議不僅適用於使用PTFE的煮食器具,也包含了食品包裝與鋪料。杜邦公司同時聲明,他們無法在生產PTFE中不使用PFOA,但他們會尋求替代品。2015年起,杜邦已經在生產PTFE中停止使用PFOA。

PFOA僅於製程中使用——並於硬化程序後,僅留下非常微量的PFOA。杜邦公司聲稱,在其適當的硬化程序後,鍋具上所殘留的PFOA已是微量到無法測量。

相關文藝作品[編輯]

  • 黑水》,2019年上映於美國的電影。[10]

注釋[編輯]

  1. ^ 聚四氟乙烯最出名的應用之一是北京水立方的外牆材料,是世界上面積最大的集中使用,

參考文獻[編輯]

引用[編輯]

  1. ^ poly(tetrafluoroethylene)(CHEBI:53251). [2012-07-12]. (原始內容存檔於2017-12-22). 
  2. ^ Roy J. Plunkett頁面存檔備份,存於網際網路檔案館) Chemical Heritage Foundation. Retrieved 10 September 2006.
  3. ^ Dupont.com 網際網路檔案館存檔,存檔日期2007-03-29. - The story of Teflon
  4. ^ Fluoropolymer Comparison - Typical Properties頁面存檔備份,存於網際網路檔案館) www2.dupont.com. Retrieved 10 September 2006.
  5. ^ 聚四氟乙烯-Guidechem.com(字典). [2011-12-26]. (原始內容存檔於2016-02-21). 
  6. ^ 塑料极限氧指数测定简介. 國家信息傳輸線質量監督檢驗中心. [2017-07-10]. (原始內容存檔於2013-09-26). 
  7. ^ 廣東省環境保護監測中心站工程師王輝指出,使用煎、炒、炸等烹飪方式時,鍋子的溫度一般都在300℃以上,水煮的菜也很容易就竄到200℃以上。盧曉、徐毅兒、吳璇. 特富龙不粘锅成分可能致癌 广州将进行全市抽检. 中國新聞網. 2004-07-12. (原始內容存檔於2015-02-04). 
  8. ^ 李珊. 世卫推荐使用中国铁锅 安全有益健康. 《環球時報》生命周刊 (人民日報社). 2006-02-14. (原始內容存檔於2012-05-06). 
  9. ^ 王靚. 杜邦掏1650万美元了结特富龙官司. 《東方早報》. 2005-12-16. [永久失效連結]
  10. ^ 安妮·海瑟薇新片《黑水》定档 揭露杜邦污染问题. 搜狐網. 

來源[編輯]

  • Ellis, D.A.; Mabury, S.A.; Martin, J.W.; Muir, D.C.G. "Thermolysis of fluoropolymers as a potential source of halogenated organic acids in the environment." Nature 2001, 412 (6844), pp. 321–324.

外部連結[編輯]

參見[編輯]