聚四氟乙烯是氟碳固体，它完全是由碳和氟组成的高分子化合物，用途广泛。聚四氟乙烯是疏水性的，无论是水还是含水物质都不会润湿聚四氟乙烯。聚四氟乙烯被用作锅和其他炊具的不粘涂层，它很不活泼，部分是因为碳氟键的强度，所以它经常被用在活泼性和有腐蚀性化学物质的容器和管道中。聚四氟乙烯用作润滑剂时，可减少摩擦、磨损和机器能耗。它通常在外科手术中用作移植材料。
1938年，Roy J. Plunkett在新泽西州为杜邦工作时偶然发现了聚四氟乙烯。当Plunkett试图制造一种新的含氯氟烃制冷剂时，压力瓶中的四氟乙烯气体在瓶子重量下降到发出“空”信号之前就停止了流动。由于普兰科特是通过称瓶子来测量气体用量的，他对重量的来源变得好奇，最后求助于锯断瓶子。他发现瓶子的内部涂了一层蜡质的白色物质，奇怪的是很滑。分析表明，它是聚合的全氟乙烯，容器内部的铁在高压下起催化剂的作用。Kinetic Chemicals在1941年申请了新氟化塑料(类似于已知的聚乙烯)的专利，[1]并在1945年注册了特氟隆商标。[2][3]
到1948年，杜邦公司与通用汽车公司共同出资的Kinetic Chemicals每年在西弗吉尼亚州帕克斯堡生产200多万磅(900吨)特氟隆牌聚四氟乙烯。[4] 在曼哈顿计划的早期，聚四氟乙烯在田纳西州橡树岭的大型K-25铀浓缩工厂中作为一种材料涂覆在装有高活性的六氟化铀管道的阀门和密封件上。[5]
1954年，法国工程师Marc Grégoire的妻子Collette Grégoire让他试试将他钓具上的材料用在烹饪锅上。他随后发明了第一个涂有聚四氟乙烯的不粘锅，商标是Tefal(结合了特氟隆的Tef和铝的Al)。[6]在美国，已经别的科学器具上使用这种物质的Marion A. Trozzolo在1961年上市了第一个美国制造的聚四氟乙烯涂层锅，“快乐锅”。[7]
然而，特法尔并不是唯一一家在不粘锅涂层中使用聚四氟乙烯的公司。在随后的几年里，许多炊具制造商开发了专有的聚四氟乙烯配方，包括瑞士钻石国际公司(Swiss Diamond International)，该公司配方使用钻石强化聚四氟乙烯；[8] Scanpan公司的配方用钛增强聚四氟乙烯，[9]All-Clad公司and Newell Rubbermaid旗下的Calphalon公司都采用的是非加强的聚四氟乙烯。[10][11]其他炊具公司，例如Meyer Corporation旗下的 Anolon公司是从科慕公司购买的特氟龙[12]做不粘涂层的。科慕公司是2015年从杜邦公司独立出来。[13]
在20世纪90年代，人们发现聚四氟乙烯在无氧条件下可以在熔点以上温度发生辐射交联。[14] 电子束交联是辐射交联的一个例子。交联聚四氟乙烯提高了高温机械性能和辐射稳定性。这一点很重要，因为多年来，环境条件下的辐照被用来分解聚四氟乙烯进行回收。[15]这种辐射引起的断链使得它更容易重新组合和再利用。
聚四氟乙烯是一种热塑性聚合物，在室温下为白色固体，密度约为2200 kg/m3。根据科慕的数据，它的熔点是600K(327°C；620°F)。[18]它在低至5K(-268.15℃；-450.67℉)的低温下保持高强度、韧性和自润滑性；在194K(-79℃；-110℉)以上的温度下具有良好的柔韧性。[19] 聚四氟乙烯和所有碳氟化合物一样，从碳氟键的聚合效应中展示出其性能。已知影响这些碳氟键的唯一化学物质是高活性金属，如碱金属，在较高温度下还有铝和镁等金属，氟化物如二氟化氙和氟化钴。[20]
| 性能 | 数值 |
|---|---|
| 密度 | 2200 kg/m3 |
| 玻璃化温度 | 114.85 degrees Celsius (238.73 degrees Fahrenheit; 388.00 kelvins)[21] |
| 熔点 | 326.85 degrees Celsius (620.33 degrees Fahrenheit; 600.00 kelvins) |
| 热膨胀系数 | 112–125×10−6 K−1[22] |
| 热扩散系数 | 0.124 mm2/s[23] |
| 杨氏模量 | 0.5 GPa |
| 屈服强度 | 23 MPa |
| 体电阻率 | 1018 Ω·cm[24] |
| 摩擦系数 | 0.05–0.10 |
| 介电常数 | ε = 2.1, tan(δ) < 5×10−4 |
| 介电常数(60赫兹) | ε = 2.1, tan(δ) < 2×10−4 |
| 介电强度(1 MHz) | 60 MV/m |
| 磁化率(硅，22℃) | −10.28×10−6[25] |
塑料的摩擦系数通常用磨光的钢来测量。[26]聚四氟乙烯的摩擦系数为0.05至0.10，[18]是已知固体材料中第三低的(BAM第一，摩擦系数为0.02；类金刚石碳0.05是第二低的)。聚四氟乙烯对范德华力的抵抗力意味着它是已知壁虎唯一不能粘附的表面。[27]事实上，聚四氟乙烯可以用来防止昆虫爬上涂有这种材料的表面。聚四氟乙烯非常滑，昆虫抓不住，容易脱落。例如，聚四氟乙烯被用来防止蚂蚁爬出蚁穴。
由于其化学惰性，聚四氟乙烯不能像弹性体一样交联。因此，它没有“记忆”，容易蠕变。由于其优越的化学和热性能，聚四氟乙烯经常被用作工业中的衬垫材料，这些工业需要抵抗腐蚀性化学物质，如药物或化学加工。[28]然而，由于蠕变倾向，这种密封件的长期性能比蠕变水平为零或接近零的弹性体差。在关键应用中，蝶形垫圈通常用于向聚四氟乙烯垫圈施加连续力，确保垫圈寿命期间性能损失最小。[29]
聚四氟乙烯主要应用于航空航天和计算机领域的布电线（连接线，同轴电缆等），这些消耗了大约50%的生产量。聚四氟乙烯有优良的介电性能，非常适合在高射频下用作连接器组件和微波频率下PCB（印刷电路板）的绝缘材料。[34] 又由于其高熔点，[34]使其成为低成本应用中的聚乙烯的高性能替代品，后者性能较弱熔点较低。在工业应用中，由于其低摩擦，聚四氟乙烯用于滑动轴承、齿轮、滑板、密封件、垫圈、衬套，[35]以及更多具有零件滑动作用的场合，其性能优于乙缩醛和尼龙。[36]
其极高的体电阻率使其成为制造长寿命驻极体(永磁体的静电类似物)的理想材料。
聚四氟乙烯薄膜也广泛用于碳纤维复合材料和玻璃纤维复合材料的生产，特别是在航空航天工业中。聚四氟乙烯膜也用作碳纤维和玻璃纤维生产中用的屏蔽层，也用作脱胀压实（抽真空除去各层材料之间的空气）和高压釜固化复合材料时的透气和袋装材料。聚四氟乙烯膜可以防止非生产材料粘附在正在建造的部件上，由于碳石墨或玻璃纤维层预先用双马来酰亚胺树脂浸渍，这种部件是粘性的。非生产材料，如特氟隆、透气产品和袋子本身，如果留在叠层料中，将被视为F.O.D (异物碎片/损坏)。
聚四氟乙烯由于其反应活性极低和耐高温等级高，通常用作软管组件、膨胀节和工业管道的内衬，特别是在使用酸、碱或其他化学物质的应用场合中。它的低摩擦系数特性可以改善高粘性液体的流动，并用于制动软管等应用。
Gore-Tex是膨体聚四氟乙烯(膨体聚四氟乙烯)的一个品牌，这是一种结合了含氟聚合物薄膜和微孔的材料。美国明尼阿波利斯的休伯特·汉弗莱大都会屋顶是聚四氟乙烯涂层最大的应用之一。其穹顶用了20英亩（81000㎡）白色聚四氟乙烯涂覆玻璃纤维的双层复合材料。
聚四氟乙烯经常出现在乐器润滑产品中；最常见的是阀门润滑油。
聚四氟乙烯可以用于润滑喷雾剂上，包括微粉和细粉的喷雾。值得注意的是，聚四氟乙烯有极低的摩擦阻力系数，很强的疏水性（防锈），使用之后形成的干膜都可以防止颗粒物的聚集，否则这些颗粒会聚集形成磨蚀剂。[37]
聚四氟乙烯(特氟隆)因其用于涂覆不粘煎锅和其他炊具而闻名，因为它是疏水性的，并且具有相当高的耐热性。
一些熨斗的底板涂有聚四氟乙烯(特氟隆)。[38]
其他小型应用包括：
聚四氟乙烯的热解在200℃(392℉)下是可检测到的，它会释放出几种碳氟化合物气体和一种升华物。1955年进行的一项动物研究得出结论，在低于250℃(482℉)的温度下，聚四氟乙烯不太可能对健康产生重大影响。[53]
虽然聚四氟乙烯在较低温度下稳定无毒，但在炊具温度达到约260℃(500℉)后开始变质，并在350℃(662℉)以上分解。[53]降解的副产品对鸟类来说是致命的，[54]并且会对人类造成类似流感的症状[55]——参见聚合物烟雾病。肉通常在204到232℃(399到450℉)之间油炸，大多数油在达到260℃(500℉)之前开始冒烟，但是至少有两种食用油(265℃(509℉)的精炼红花油和271℃(520℉)的鳄梨油)具有较高的冒烟点。
全氟辛酸(PFOA或C8)已被用作聚四氟乙烯乳液聚合中的表面活性剂，尽管一些制造商已完全停止使用。
PFOA无限期地存在于环境中。[56]它是动物体内的有毒物质和致癌物质。PFOA在超过98%的美国普通人群的血液中被检测到，含量在1ppb以下，在化工厂员工和周围的人群中检测到的水平更高。通过向海洋和俄亥俄河流域附近大量倾倒C8废物，普通民众已经暴露于PFOA。[57][58][59] PFOA已在工业废料、防污地毯、地毯清洁液、室内灰尘、微波爆米花袋、水、食品和特氟隆炊具中发现。在与杜邦公司(DuPont)提起集体诉讼并达成社区和解后，三名流行病学家对一家化工厂周围的人群进行了研究，该化工厂暴露于PFOA的水平高于一般人群。研究得出结论，PFOA暴露与六种疾病有关联:肾癌、睾丸癌、溃疡性结肠炎、甲状腺疾病、高胆固醇血症(高胆固醇)和妊娠高血压。[60]
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