铁氟龙的诞生及铁氟龙的主要用途

聚四氟乙烯（Polytetrafluoroethene，英文缩写为PTFE），商标名Teflon，台湾译为铁氟龙，一般统称作「不粘涂层」；是一种人工合成高分子材料。这种材料无色、无味、具有抗酸抗硷、抗有机溶剂的特点，几乎不溶于所有的溶剂，也几乎不溶于水。同时，聚四氟乙烯具有耐高温的特点，它的摩擦系数极低，可作润滑作用，亦当作水管内层的理想涂料。主要应用于不沾锅（图一）、电缆的保护外层、人造膝盖关节、太空梭零件、铁氟龙纤维（Gore-Tex）等。

图一 不沾锅的涂层材料是铁氟龙（聚四氟乙烯）

聚四氟乙烯的结构式如图二所示，其化学结构是由四氟乙烯（tetrafluoroethene，英文缩写为TFE），藉由π键断裂形成碳碳之间长链的结构。四氟乙烯可以从氯仿开始?备。首先，氯仿与氟化氢进行氟化反应而产生一氯二氟甲烷。然后，一氯二氟甲烷经气化、热裂解而产生四氟乙烯。


图二 聚四氟乙烯的结构式

聚四氟乙烯为俄国人罗义‧甫南克（Roy J. Plunkett）于1938年发现。甫南克在杜邦公司的工作是有关氟氯碳化物（Freon, chlorofluorocarbon）的?造，其?造原料是四氟乙烯。有一天早上他的助理在实验时，扭开一个装有四氟乙烯的高压气缸瓶，但没有气体释放出来，确认开关并没有问题，就将气缸瓶锯开，他发现?面有一堆白色粉末，就用手抓一把，这些粉末非常滑润，无味，也不会沾黏在气缸瓶壁上。进一步做化学分析，发现这些白色粉末是四氟乙烯的聚合物。

市面上标榜防水、防风和透气的GORE-TEX（铁氟龙纤维）产品，其材质是聚四氟乙烯。杜邦公司中有位员工高尔（William L. Gore）对铁氟龙的应用有特别的贡献。例如用铁氟龙来做电线的保护外层是他想出来的，他又设计露营用的铁氟龙帐篷，可防水，还有透气功能。后来高尔自己成立公司推出许多GORE-TEX的产品，如具有防水、防风和透气功能的衣服、鞋子和手套。图三为GORE-TEX铁氟龙纤维衣物之组成细部示意图，图四为Gore-Tex 纤维薄膜的细小孔洞之放大照片。



图三 GORE-TEX铁氟龙纤维衣物之组成细部示意图
《中文翻译：exterior 外层布料，interior 内?，transpiration 透气，rain 雨水，abrasion resistant outer shell 抗磨损外层，protection 保护，Gore-Tex membrane 铁氟龙纤维薄膜，soft inner liner 柔软内衬》
图片来源：Wikipedia, http://en.wikipedia.org/wiki/Gore-Tex



图四 Gore-Tex 纤维薄膜的细小孔洞的放大照片


后来，高尔在偶然的场合中碰到一位外科医师爱斯曼（Ben Eiseman）。高尔告诉爱斯曼医师有关铁氟龙的耐温、润滑特性，爱斯曼灵机一动就向高尔要些铁氟龙材料。成功将铁氟龙材料应用于人造膝盖关节，都没有排斥现象，效果十分良好，自此铁氟龙也变成了医疗材料。

综观来看，铁氟龙为人类带来的便利性实在是太大了，这虽然不是发现者甫南克当初可以预期的产物，但是不可预期的未知性正是化学最迷人的所在。

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