聚四氟乙烯

聚四氟乙烯 (PTFE) 是一种合成的四氟乙烯含氟聚合物，具有多种应用。 它是最著名和应用最广泛的 PFAS 之一。 基于 PTFE 的合成物的众所周知的品牌名称是 Chemours 的 Teflon，它是杜邦公司的衍生产品，最初于 1938 年发现了这种化合物。

聚四氟乙烯是一种碳氟化合物固体，因为它是一种完全由碳和氟组成的高分子量聚合物。 PTFE 是疏水性的：水和含水物质都不会润湿 PTFE，因为由于氟的低电极化率，碳氟化合物仅表现出很小的伦敦分散力。 PTFE 是所有固体中摩擦系数最低的材料之一。

聚四氢乙垢用作平底锅和其他炊具的不粘涂层。 它是非反应性的，部分原因在于碳氟键的强度，因此它通常用于反应性和腐蚀性化学品的容器和管道系统。 当用作润滑剂时，PTFE 可减少机械的摩擦、磨损和能耗。 它在外科手术中用作移植材料，也用作导管的涂层。

1938 年，Roy J. Plunkett 在新泽西为杜邦公司工作时无意中发现了聚四氢乙垢。 当 Plunkett 试图制造一种新的氯氟烃制冷剂时，压力瓶中的四氟乙烯气体在压力瓶的重量下降到空的程度之前停止流动。 由于 Plunkett 是通过称重瓶子来测量所用的气体量，他对重量的来源感到好奇，最后不得不将瓶子锯开。 他发现瓶子的内部涂有一种蜡状的白色材料，这种材料非常滑。 分析表明，它是聚合的全氟乙烯，容器内部的铁在高压下起到了催化剂的作用。

到 1948 年，杜邦公司与通用汽车公司合作创立了 Kinetic Chemicals，每年在西弗吉尼亚州帕克斯堡生产超过 200 万磅（900 吨）的特氟龙牌聚四氟乙烯。 曼哈顿项目的早期用途是在田纳西州橡树岭的大型 K-25 铀浓缩厂中，作为一种材料来涂覆装有高活性六氟化铀的管道中的阀门和密封件。

1954 年，法国工程师马克·格雷瓜尔 (Marc Grégoire) 的妻子科莱特·格雷瓜尔 (Colette Grégoire) 敦促他在她的平底锅上试用他曾用于制作渔具的材料。 随后，他以品牌名称 Tefal（结合了来自特氟龙的 Tef 和来自铝的铝）创建了xxx个 PTFE 涂层的不粘锅。 在美国，一直在科学器具上使用这种物质的 Marion A. Trozzolo 于 1961 年推出了xxx款美国制造的 PTFE 涂层平底锅 The Happy Pan。此后，不粘炊具已成为常见的家用产品， 现在由全球数百家制造商提供。

品牌名称 Zepel 用于宣传其应用于织物时的防污性和防水性。

在 1990 年代，人们发现 PTFE 可以在无氧环境中高于其熔点进行辐射交联。 电子束加工是辐射加工的一个例子。 交联聚四氢乙炔改善了高温机械性能和辐射稳定性。 这很重要，因为多年来，环境条件下的辐照一直被用来分解聚四氢乙垢以进行回收。 这种辐射引起的链断裂使其更容易重新研磨和重复使用。

已经报道了对表面进行电晕放电处理以增加能量和改善附着力。

PTFE 是通过四氟乙烯的自由基聚合生产的。 净方程是

n F2C=CF2 → −(F2C−CF2)n−

由于四氟乙烯可以爆炸性地分解为四氟甲烷 (CF4) 和碳，因此聚合需要特殊的设备以防止可能引发这种危险的副反应的热点。 该过程通常以过硫酸盐开始，过硫酸盐均裂产生硫酸根：

[O3SO−OSO3]2− ⇌ 2 SO•−₄

所得聚合物以硫酸酯基团封端，可水解产生 OH 端基。

颗粒状 PTFE 是通过悬浮聚合生产的，其中 PTFE 主要通过搅拌悬浮在水性介质中，有时还使用全氟辛烷磺酸 (PFOS) 或 FRD-903 (GenX) 等表面活性剂。 PTFE 也是通过乳液聚合合成的，其中表面活性剂是将 PTFE 保持在水性介质中的主要手段。

PTFE 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，熔点为 600 K（327 °C；620 °F）。