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鐵氟龍的誕生及鐵氟龍的主要用途

聚四氟乙烯（Polytetrafluoroethene，英文縮寫為PTFE），商標(biāo)名Teflon，臺灣譯為鐵氟龍，一般統(tǒng)稱作「不粘涂層」；是一種人工合成高分子材料。這種材料無色、無味、具有抗酸抗鹼、抗有機溶劑的特點，幾乎不溶于所有的溶劑，也幾乎不溶于水。同時，聚四氟乙烯具有耐高溫的特點，它的摩擦系數(shù)極低，可作潤滑作用，亦當(dāng)作水管內(nèi)層的理想涂料。主要應(yīng)用于不沾鍋（圖一）、電纜的保護(hù)外層、人造膝蓋關(guān)節(jié)、太空梭零件、鐵氟龍纖維（Gore-Tex）等。

圖一 不沾鍋的涂層材料是鐵氟龍（聚四氟乙烯）

聚四氟乙烯的結(jié)構(gòu)式如圖二所示，其化學(xué)結(jié)構(gòu)是由四氟乙烯（tetrafluoroethene，英文縮寫為TFE），藉由π鍵斷裂形成碳碳之間長鏈的結(jié)構(gòu)。四氟乙烯可以從氯仿開始?備。首先，氯仿與氟化氫進(jìn)行氟化反應(yīng)而產(chǎn)生一氯二氟甲烷。然后，一氯二氟甲烷經(jīng)氣化、熱裂解而產(chǎn)生四氟乙烯。


圖二 聚四氟乙烯的結(jié)構(gòu)式

聚四氟乙烯為俄國人羅義‧甫南克（Roy J. Plunkett）于1938年發(fā)現(xiàn)。甫南克在杜邦公司的工作是有關(guān)氟氯碳化物（Freon, chlorofluorocarbon）的?造，其?造原料是四氟乙烯。有一天早上他的助理在實驗時，扭開一個裝有四氟乙烯的高壓氣缸瓶，但沒有氣體釋放出來，確認(rèn)開關(guān)并沒有問題，就將氣缸瓶鋸開，他發(fā)現(xiàn)?面有一堆白色粉末，就用手抓一把，這些粉末非�；瑵�，無味，也不會沾黏在氣缸瓶壁上。進(jìn)一步做化學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)這些白色粉末是四氟乙烯的聚合物。

市面上標(biāo)榜防水、防風(fēng)和透氣的GORE-TEX（鐵氟龍纖維）產(chǎn)品，其材質(zhì)是聚四氟乙烯。杜邦公司中有位員工高爾（William L. Gore）對鐵氟龍的應(yīng)用有特別的貢獻(xiàn)。例如用鐵氟龍來做電線的保護(hù)外層是他想出來的，他又設(shè)計露營用的鐵氟龍帳篷，可防水，還有透氣功能。后來高爾自己成立公司推出許多GORE-TEX的產(chǎn)品，如具有防水、防風(fēng)和透氣功能的衣服、鞋子和手套。圖三為GORE-TEX鐵氟龍纖維衣物之組成細(xì)部示意圖，圖四為Gore-Tex 纖維薄膜的細(xì)小孔洞之放大照片。



圖三 GORE-TEX鐵氟龍纖維衣物之組成細(xì)部示意圖
《中文翻譯：exterior 外層布料，interior 內(nèi)?，transpiration 透氣，rain 雨水，abrasion resistant outer shell 抗磨損外層，protection 保護(hù)，Gore-Tex membrane 鐵氟龍纖維薄膜，soft inner liner 柔軟內(nèi)襯》
圖片來源：Wikipedia, http://en.wikipedia.org/wiki/Gore-Tex



圖四 Gore-Tex 纖維薄膜的細(xì)小孔洞的放大照片


后來，高爾在偶然的場合中碰到一位外科醫(yī)師愛斯曼（Ben Eiseman）。高爾告訴愛斯曼醫(yī)師有關(guān)鐵氟龍的耐溫、潤滑特性，愛斯曼靈機一動就向高爾要些鐵氟龍材料。成功將鐵氟龍材料應(yīng)用于人造膝蓋關(guān)節(jié)，都沒有排斥現(xiàn)象，效果十分良好，自此鐵氟龍也變成了醫(yī)療材料。

綜觀來看，鐵氟龍為人類帶來的便利性實在是太大了，這雖然不是發(fā)現(xiàn)者甫南克當(dāng)初可以預(yù)期的產(chǎn)物，但是不可預(yù)期的未知性正是化學(xué)最迷人的所在。

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