與眾同名的特氟龍(Teflon)與其最大的區別在于PTFE的耐高溫的特性遠遠高于特氟龍,PTFE的耐高溫的最高溫度可達300℃以上,而特氟龍的耐高溫的最高溫度則僅為250℃左右。同時PTFE的耐低溫的也高于特氟龍。另外PTFE的耐酸、堿的也高于特氟龍,PTFE的耐油的也高于特氟龍
1. 定義與命名
由四氟乙烯的單體(C?F?)通過脫水的高分子化合物即可得聚四氟乙烯(PTFE),其化學式為(C?F?)n。由其全氟的分子鏈上每個碳原子均被氟原子的包覆形成的特殊的高分子物質[].。
- 特氟龍(Teflon):是美國杜邦公司(DuPont)為 PTFE 及其部分共聚物注冊的商標名稱。特氟龍不僅指純 PTFE,還包括在同一系列中使用的其他氟聚合物(如 PFA、FEP 等)。因此,特氟龍是品牌概念,而 PTFE 是材料本身的化學概念。
2. 化學結構
- PTFE 的基本結構是 –CF?–CF?– 的線性鏈,所有氫原子均被氟原子取代,形成極其強的 C?F 鍵,賦予材料極佳的化學惰性和低表面能[]。
- 特氟龍的商標產品在結構上與 PTFE 完全相同(純 PTFE),但在杜邦的產品線中,還會出現少量共聚改性(如加入少量的氟代乙烯基單體)以改善加工性能,這些改性材料仍然使用 “Teflon” 商標。
3. 生產與品牌
- PTFE 的生產過程包括懸浮聚合法或乳液聚合法,需要在高壓釜中保持四氟乙烯單體液化后聚合,得到顆粒或粉末狀樹脂。
基于杜邦在50年代對PTFE的商業化的推出,“特氟龍”這一名稱便初具了為全球所公認的品牌標識的雛形。隨后杜邦又將以特氟龍的品牌推出了PFA、FEP等一系列的改性產品,其相對于純的PTFE均有所不同,尤其在加工溫度、機械強度等方面均有了較大的提高。
5. 加工方式
- PTFE:因其熔點高、粘度極大,傳統熱熔加工困難。常用粉末燒結、冷擠壓、熱壓成型等工藝來制造薄膜、管材、密封件等[]。
采用對可熔融的改性使得特氟龍的PFA、FEP等系列的可通過常規的塑料加工工藝如注塑、擠出等成型手段,從而為其在工業中的廣泛的應用提供了可能。
6. 應用領域
- PTFE(純):化學工業的防腐襯里、電子元件的絕緣材料、航空航天的密封件、醫用血管移植材料(Gore?Tex)等。其極低的摩擦系數使其在軸承、滑動件中也有重要應用。
- 特氟龍(品牌):除了上述 PTFE 的傳統用途外,特氟龍品牌的改性產品(PFA、FEP)因加工便利,被廣泛用于食品包裝、醫療器械、半導體制造的防粘涂層以及高溫電線絕緣等。特氟龍品牌的“不粘鍋”涂層正是利用其低表面能和耐高溫特性實現的[]。
7. 常見誤解
- “特氟龍就是 PTFE”:在日常語言中常被等同使用,但嚴格來說,特氟龍是杜邦的商標,涵蓋 PTFE 以及若干改性氟聚合物。
- “特氟龍比 PTFE 更耐高溫”:純特氟龍(即 PTFE)與 PTFE 本身的耐溫相同;只有改性特氟龍(如 PFA)在高溫下保持更好的機械強度。
如今,我們經常會見到一句這樣幽默的玩笑——“特氟龍只能用在不粘鍋上”,然而事實卻告訴我們,特氟龍的應用之廣大遠遠超出了我們平常的廚房之用,它的奇妙的性能也已廣泛地應用于了化工、電子、航空、醫療等多個高端的領域中。
總結
以其明確的化學定義、卓著的化學惰性、極高的耐高溫、低的摩擦和極好的電絕緣等特性,PTFE已成為高新技術的重要的基本材料之一。以特氟龍(Teflon)為杜邦對PTFE及其改性產品的統一的品牌名稱,不僅包括了純的PTFE本身,還包括了加工性能更佳的改性的氟聚合物如PFA、FEP等。只有明了了“材料”與“商標”的本質的區別,我們才能在選材的過程中就能避免了對兩者混淆,進而也就能對相應的技術溝通做到心中有數。
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