聚四氟乙烯

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，Teflon也同時作為同樣是氟聚合物的FEP、PFA的商標），這種材料的產品一般統稱作「不黏塗層」/「易潔鑊物料」；是一種使用了氟取代聚乙烯中所有氫原子的人工合成高分子材料。這種材料具有抗酸抗鹼、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。

聚四氟乙烯
IUPAC名 poly(1,1,2,2-tetrafluoroethylene)[1] 聚(1,1,2,2-四氟乙烯)
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  Y
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	0 1 0
若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。

歷史

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

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。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

物理性質

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。它的摩擦系數為小於或等於0.1，是已知摩擦系數最小的固體物質。聚四氟乙烯的機械性質較軟。具有非常低的表面能。

• 密度：2.1–2.3 g/cm³

化學性質

• 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系數，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

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260℃（500℉）之後便會開始變質，並且在350℃（660℉）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200℃（392℉）將產生燒焦與煙，而肉通常在200℃–230℃（400℉–450℉）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。

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

參見：黑水 (電影)

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與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。

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

• 《黑水風暴》，2019年上映於美國的電影。^[7]

註釋

參考文獻

引用

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，存於互聯網檔案館） Chemical Heritage Foundation. Retrieved 10 September 2006.
3. Dupont.com （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館） - The story of Teflon
4. Fluoropolymer Comparison - Typical Properties （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館） 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. 安妮·海瑟薇新片《黑水》定档 揭露杜邦污染问题. 搜狐網. [2020-09-26]. （原始內容存檔於2022-06-11）.

來源

• 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

• PFOA Facts (Society of the Plastics Industry, Inc.（SPI）, 2005）. PFOA Facts
• The Chemical Heritage Foundation (2000). Roy J. Plunkett. Retrieved Oct 7, 2005.
• DuPont Teflon PTFE Material Data Sheet（頁面存檔備份，存於互聯網檔案館） Retrieved Sept 6, 2006
• 杜邦公司 (2005). Teflon News and Information. Retrieved Oct 7, 2005.
• 杜邦公司 (2005). Information on PFOA（頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）. Retrieved Oct 12, 2005.
• PTFE vs FEP vs PFA vs ETFE vs PVDF The differences in Teflon tubing

參見

• 化學主題
• 飲食主題
• 建築主題

• 氟塑膜（ETFE）
• 止洩帶