疫情宅家多天,外賣沒有了、餐廳停業(yè)了,在家有時(shí)間做平時(shí)沒空做的事,比如下廚房做飯。各種電飯煲、電餅鐺、電磁爐等用起來,曬美食發(fā)朋友圈,一批中華廚神小當(dāng)家就此誕生。小家電中最方便的就是不粘鍋了,可以做比薩、做煎蛋、炒涼皮、蛋糕等,基本上涵蓋所有你能想到的好吃的東西。
聚四氟乙烯的發(fā)現(xiàn)
1954年,熱愛釣魚的法國工程師格雷瓜爾,為防止釣線糾纏打結(jié),將聚四氟乙烯涂在釣魚線上,果然釣線特別光滑,輕輕一扯結(jié)就解開了。受此啟發(fā),他研制出將聚四氟乙烯涂在鍋表面的辦法,世界上第一只“不粘鍋”就這樣誕生了。
PTFE是所有塑料中摩擦系數(shù)最小的,其他物質(zhì)很難在其表面附著。它一開始是被用于裝腐蝕性化學(xué)物質(zhì)的器皿的制作,后來被應(yīng)用于火箭和導(dǎo)彈的防熱材料的制造,用它來制作不粘鍋其實(shí)是大材小用。
1938年,美國杰克遜實(shí)驗(yàn)室的化學(xué)家普倫基特在研發(fā)一種新型的制冷劑。他對(duì)氯氟烯烴產(chǎn)生了興趣,因?yàn)樗姆蚁怏w不穩(wěn)定,他將四氟乙烯存放在干冰冷卻的鋼瓶里。有一天,普倫基特運(yùn)用四氟乙烯生產(chǎn)氟氯化碳,裝四氟乙烯的小鋼瓶放在臺(tái)秤上,通過流量計(jì)進(jìn)入反應(yīng)器。反應(yīng)過程中他發(fā)現(xiàn),四氟乙烯氣體停止了流出,可是鋼瓶重量一點(diǎn)沒有變。出于好奇,普倫基特把鋼瓶閥門拆下,把鋼瓶鋸開,結(jié)果發(fā)現(xiàn)了相當(dāng)多的白粉末。這就是PTFE,四氟乙烯的聚合物,后來起名為:特氟龍。
PTFE被制造出來以后,人們發(fā)現(xiàn)這是一種超強(qiáng)的材料。
它十分耐寒,在-196℃的液氮中也有良好的機(jī)械韌性,保持5%的伸長率。它甚至能承受-268.785℃的液氦。
它耐高溫,工作溫度可以達(dá)250℃。
它特別耐腐蝕,對(duì)大多數(shù)化學(xué)藥品和溶劑,表現(xiàn)出惰性。不論是硫酸、鹽酸、硝酸、燒堿,都不能動(dòng)它半根毫毛。化學(xué)穩(wěn)定性超過了玻璃、陶瓷、不銹鋼。在沸騰的王水中煮幾十個(gè)小時(shí),卻依然如舊。
它特別難被浸濕,在水中浸泡一年,它不會(huì)膨脹,重量也不會(huì)增加。
它有良好的潤滑性,是固體材料中摩擦系數(shù)最低的,也是表面張力最小的,不粘附任何物質(zhì)。
它無毒害,具有生理惰性,作為人工血管和臟器長期植入體內(nèi)沒有不良反應(yīng)。
此外,PTFE的介電性能也特別好,可以抵抗1500伏高壓電,讓它在電器中可以用作很好的絕緣材料。
應(yīng)用領(lǐng)域廣泛!
塑料之王不光用于廚房里,因?yàn)樗貏e光滑,在機(jī)械上的各種軸承、齒輪、滑輪都可以用它來做。用在很多復(fù)合材料的涂層上,甚至在航空業(yè)的飛機(jī)上。
第二次世界大戰(zhàn)中,聚四氟乙烯以其優(yōu)異的性能被列為軍需品,隨著化學(xué)工業(yè)發(fā)展到較高水平后,成為產(chǎn)量最大、消費(fèi)增長最快的氟樹脂品種。
化學(xué)工業(yè)是氟樹脂最大的消費(fèi)領(lǐng)域,主要利用了氟樹脂耐腐蝕、耐高低溫的優(yōu)良性能;其次是機(jī)械行業(yè),氟樹脂被加工為各種零部件;電子電氣行業(yè),利用了氟樹脂優(yōu)良的介電性能;涂料工業(yè),是利用其化學(xué)和物理的穩(wěn)定性以及自清潔性。
我們冬天常穿的沖鋒衣,以前用的PVC、PU等涂層織物雖然能防水保暖,但無法把汗氣排到服裝外界,讓人覺得很“悶”。而PTFE膜使人體干爽舒適,被稱為“可呼吸的面料”。利用樹脂的成孔特性,采用雙向拉伸方法制成的微孔薄膜,每平方厘米能達(dá)到十多億個(gè)微孔,每個(gè)微孔直徑比水分子直徑小幾百倍,比水蒸氣分子大上萬倍。水蒸氣能通過,水滴不能通過,可以防水透濕。孔極小又不規(guī)格排列,風(fēng)不能透過,從而又防風(fēng)保暖。
除了沖鋒衣,亦可制成軍隊(duì)服裝、消防、防毒特種防護(hù)服,鞋、帽、雨具等,應(yīng)用于制藥、生化、微電子和實(shí)驗(yàn)室耗材等領(lǐng)域。目前,發(fā)達(dá)國家大多使用聚四氟乙烯復(fù)合膜作為隔離層研制的醫(yī)用多功能防護(hù)服,對(duì)血液、病毒在自然條件和壓力條件下都具有很好的阻隔性能。
2020年2月,中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)網(wǎng)站上的一篇文章介紹了納米口罩,口罩實(shí)現(xiàn)細(xì)菌、PM2.5顆粒等隔離主要通過靜電吸附,和物理隔離兩種方法。靜電口罩隨著佩戴時(shí)間增長,口罩受潮,其靜電吸附能力會(huì)逐漸減弱。而納米口罩中間層用了聚四氟乙烯材料,其良好的過濾性能,已經(jīng)成為一款高效的醫(yī)用防護(hù)口罩。
5G時(shí)代的應(yīng)用
2019年6月,工信部向中國移動(dòng)、中國聯(lián)通、中國電信和中國廣電四大電信運(yùn)營商發(fā)放5G牌照,標(biāo)志著中國進(jìn)入5G時(shí)代。我國4G基站數(shù)截止2018年達(dá)到327萬座,5G基站數(shù)會(huì)在未來幾年超過500萬座。
什么是5G?5G是可以隨時(shí)隨地滿足爆發(fā)式數(shù)據(jù)需求的網(wǎng)絡(luò),5G無線網(wǎng)絡(luò)在移動(dòng)和固網(wǎng)中會(huì)使用較高頻段傳輸技術(shù)。要實(shí)現(xiàn)高頻傳輸,必須使用低介電常數(shù)、低介質(zhì)損耗材料。聚四氟乙烯的低吸濕性、電性能穩(wěn)定性、化學(xué)惰性的優(yōu)異性能非常適用于需要低衰減的數(shù)據(jù)傳輸電纜。作為目前有機(jī)材料中介電常數(shù)最低的材料之一,將在5G通信領(lǐng)域廣泛應(yīng)用于基站濾波器、高頻高速PCB/FPC、5G芯片制程以及高頻連接器、線纜等領(lǐng)域。
在5G基站建設(shè)過程中,除了在高頻覆銅板、射頻線纜、基站天線濾波器中的應(yīng)用以外,PTFE作為絕緣介質(zhì)還被應(yīng)用于5G領(lǐng)域的各種連接器中。
目前海外PTFE主要生產(chǎn)企業(yè)有美國科慕、日本大金等,國內(nèi)主要有巨化股份、東岳集團(tuán)等。
回到前文,不粘鍋沒有特別說明,基本上都是用PTFE做不沾層。
PTFE是很穩(wěn)定的物質(zhì),幾乎完全化學(xué)惰性,耐熱性非常好,400度以下不會(huì)發(fā)生分解,只要不把鍋?zhàn)痈芍鵁梗粘W霾艘话悴淮嬖跓岱纸猱a(chǎn)生有毒物質(zhì)。但是不適合用于微波爐加熱。
單看PTFE材料本身的話,它也許是最穩(wěn)定、最安全的塑料了。
原文始發(fā)于微信公眾號(hào)(Lanpoly魯聚):PTFE:從不粘鍋、沖鋒衣、醫(yī)用口罩到5G應(yīng)用!當(dāng)之無愧的塑料之王!