氟聚合物,这一独特的高分子材料家族,以其卓越的化学稳定性和非粘性而闻名于世。它们是一类高分子聚合物,其分子链中的碳碳键(C-C)上连接的氢原子部分或全部被氟原子所取代。氟树脂和氟橡胶因其单体和制造工艺的相似性,通常被归类为氟聚合物。
氟橡胶(Fluororubber)是指主链或侧链的碳原子上含有氟原子的合成高分子弹性体。氟原子的引入,赋予橡胶优异的耐热性、抗氧化性、耐油性、耐腐蚀性和耐大气老化性,在航天、航空、汽车、石油和家用电器等领域得到了广泛应用,是国防尖端工业中无法替代的关键材料。自从1943年以来,先后开发出聚烯烃类氟橡胶、亚硝基氟橡胶、四丙氟橡胶、磷腈氟橡胶以及全氟醚橡胶等品种。
图1:PTFE粉末,来源:丹凯
氟聚合物的历史可以追溯到20世纪30年代。首先是聚氯三氟乙烯(PCTFE)在1934年被发现,随后是更为人所熟知的聚四氟乙烯(PTFE),它在1938年由美国DuPont公司的Plunkett博士意外发现。Plunkett博士在研究含氟制冷剂时,原本希望合成一种新型制冷剂,却意外发现了PTFE。这种白色粉末状物质具有极强的化学稳定性,不溶于任何已知的酸、碱和有机溶剂,且在熔融状态下仅形成韧性胶状物,不发生流动。PTFE的这一特性最终促成了其独特的粉末冶金成型方法。
氟聚合物的快速发展与第二次世界大战及其后的需求密切相关。特别是在曼哈顿工程中,PTFE因其卓越的耐腐蚀性而被选为六氟化铀处理过程中的设备内衬和密封材料。这一需求促使DuPont公司在1944年将PTFE注册为Teflon商标,并在1947年解决了单体合成和聚合技术问题,开始小批量生产。到了1950年,随着生产规模的扩大,PTFE的应用领域也日益广泛。
此外,氟化工产业的强大与否,也被视为衡量一个国家是否为现代强国的标志。氟聚合物的发展不仅在军事领域发挥了重要作用,其在民用领域的应用也日益增多,如不粘锅、密封件、电线电缆等,极大地推动了相关产业的发展和技术创新。
氟树脂和氟橡胶作为氟聚合物的代表,其发展历史不仅是材料科学的一个缩影,也是人类科技进步和工业应用的见证。随着科技的不断进步,氟聚合物的应用前景将更加广阔,为人类社会的发展贡献更多的可能性。
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