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聚四氟乙烯是1938年由化學家羅伊·普朗克特(Roy J. Plunkett)博士在杜邦位于美國新澤西州的Jackson實驗室中意外發現 [1] :當他嘗試制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年取得其專利,并于1944年以"Teflon"的名稱注冊商標。隨后,杜邦公司又在Teflon®聚四氟乙烯樹脂之外研發出一系列產品,包括Teflon; AF (無定形氟聚物), Teflon; FEP (氟化乙烯丙烯樹脂), Teflon; FFR (氟聚物泡沫樹脂), Teflon; NXT(氟聚物樹脂), Teflon; PFA (全氟烷氧基樹脂) 等等。
1954年,法國工程師馬克·格雷瓜爾(Marc Gregoire)的妻子柯萊特(Colette)突發奇想,覺得丈夫用來涂在釣魚線上防止打結的不粘材料特氟龍(Teflon)如果可以用在煎鍋上,效果一定不錯。拯救了無數現代家庭主婦的“不粘鍋”由此誕生。
工業上采用懸浮聚合法或乳液聚合法生產。
1.單體四氟乙烯的制備
工業上以三氯甲烷為原料,用無水氫氟酸使三氯甲烷氟化,反應溫度在65oC以上,用五氯化銻為催化劑,后用熱裂法制成四氟乙烯。也可用鋅在高溫下與四氟二氯乙烷作用制得四氟乙烯。
2.聚四氟乙烯的制備
在搪瓷或不銹鋼聚合釜中,以水為介質,過硫酸鉀為引發劑,全氟羧酸銨鹽為分散劑,氟碳化合物為穩定劑,四氟乙烯經氧化還原聚合而制得聚四氟乙烯。
將各種助劑加入反應釜中,四氟乙烯單體以氣相進入聚合釜,調節釜內溫度至25℃,然后加入一定量的活化劑(偏重亞硫酸鈉),通過氧化還原體系進行引發聚合。聚合過程中不斷補加單體,保持聚合壓力0.49~0.78MPa,聚合后所得到的分散液用水稀釋至一定濃度,并調節溫度到15~20oC,用機械攪拌凝聚后,經水洗、干燥,即得本品為細粒狀樹脂。
用于電器、化工、航空、機械等領域代替石英玻璃器皿應用于原子能、醫學、半導體等行業的超純化學分析和貯存各種酸、堿、有機溶劑可制成高絕緣性電器零件、耐高頻電線電纜包皮、耐腐蝕化學器皿、耐高寒輸油管、人工器官等可作為塑料、橡膠、涂料、油墨、潤滑油、潤滑脂等的添加劑。
聚四氟乙烯可采用推擠或擠出加工成型;用在高溫電線,也可以先制成薄膜然后分切成軸裝PTFE包帶,用于生產高頻電纜,直接制成水分散液,則可用于涂層、浸漬或制成纖維。
聚四氟乙烯具有的優良綜合性能,耐高溫,耐腐蝕、不粘、自潤滑、優良的介電性能、很低的摩擦系數。用作工程塑料,可制成聚四氟乙烯管、棒、帶、板、薄膜等。一般應用于性能要求較高的耐腐蝕的管道、容器、泵、閥以及制雷達、高頻通訊器材、無線電器材、天線罩等。在聚四氟乙烯中加入任何可以承受聚四氟乙烯燒結溫度的填充劑,它的機械性能可獲得大大的改善。同時,保持聚四氟乙烯其它優良性能。填充的品種有玻璃纖維、金屬、金屬化氧化物、石墨、二硫化鉬、碳纖維、聚酰亞胺、EKONOL等,耐磨耗、極限PV值可提高1000倍。涂裝于子彈彈頭表面能增加子彈穿透性,使子彈能射穿防彈衣。
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