【色母粒产业网】2月2日消息，1938年，化学领域迎来了一项意外却意义重大的发现。当时，化学家罗伊·普朗克特在检查一个本应装满四氟乙烯气体的钢瓶时，竟发现其中存在一些白色粉末，这便是后来被冠以“塑料王”美誉的聚四氟乙烯(PTFE)的起源。聚四氟乙烯，化学式为(C₂F₄)ₙ，作为氟塑料家族中的佼佼者，凭借其出色的耐化学腐蚀性、宽广的工作温度区间(-180℃至260℃)以及极低的摩擦系数，在航空航天、电子电气、化工防腐等多个高端领域占据着举足轻重的地位。
PTFE的诞生，源于四氟乙烯单体的聚合。而四氟乙烯单体的制备，工业上主要采用三氯甲烷为原料，在65℃以上的高温下，通过无水氢氟酸的氟化作用，并借助五氯化锑作为催化剂，最终经过热裂解过程制得。此外，锌在高温下与四氟二氯乙烷的反应也是获取四氟乙烯的一种途径。四氟乙烯单体在常温下呈现为无色气体，沸点为-76.3℃，因其高度不饱和性和反应活性，需在低温避光条件下储存，并添加阻聚剂以防止自聚现象的发生。至于PTFE的聚合，则主要采用悬浮聚合法或乳液聚合法，在特定的温度、压力条件下，以水为介质，加入引发剂和分散剂进行反应。悬浮聚合产物多为颗粒状树脂，而乳液聚合则能得到细粉状树脂和分散液，满足不同加工工艺的需求。
据色母粒产业网了解，PTFE的独特性能源于其分子结构与晶态结构。PTFE分子链呈螺旋形构象，氟原子几乎完全覆盖了高分子链的表面，赋予了它极低的表面能和卓越的化学稳定性。在热力学与力学性能方面，PTFE的熔点高达327℃，热分解温度更是超过415℃，尽管其拉伸强度相对较低(27.6MPa)，但在极宽的温度范围内仍能保持稳定的机械性能。此外，PTFE还拥有极低的摩擦系数(0.04)和最小的表面张力，是已知固体材料中摩擦系数最低者之一，同时其介电常数稳定，体积电阻率极高，是理想的绝缘材料。然而，PTFE也并非完美无缺，其耐辐射性能相对较弱，高能辐射后性能会明显下降。
PTFE的成型加工同样面临挑战。由于其熔体粘度极高，传统热塑性塑料加工方法难以适用。模压成型通过压制PTFE粉末并烧结冷却，可制造板、棒、块等简单形状制品;等压成型则利用液体或气体压力均匀压缩粉末，适用于复杂形状制品;挤压成型与推压成型则通过糊膏挤压等特殊方式，生产小口径管、棒和电线包覆等;而PTFE多孔材料成型技术则能制得不同孔隙率的膨体PTFE(ePTFE)，用于过滤材料和医用膜等领域。此外，PTFE涂覆工艺也是不粘锅涂层的主要应用形式，通过将PTFE分散液涂覆在基材表面并干燥烧结，形成防粘涂层。
尽管PTFE性能卓越，但其机械强度较低、耐磨性差、易冷流等缺点也限制了其应用范围。因此，改性成为提升PTFE性能的关键途径。表面改性技术如钠-萘溶液处理法、等离子处理技术和激光处理法等，通过化学反应或物理轰击引入极性基团或活性基团，提高PTFE的表面能和润湿性;填充改性则通过添加玻璃纤维、碳纤维和石墨等填料，改善PTFE的机械性能和耐磨性;共混改性则将PTFE与其他高性能工程材料共混，制备综合性能更优的PTFE基聚合物合金材料。
PTFE的应用领域广泛，从厨房到太空都有其身影。PTFE树脂主要有悬浮树脂、分散树脂和浓缩分散液三种形态，分别占据市场消费量的不同比例。在防腐方面，PTFE用于制造耐腐蚀管道、阀门、泵等设备衬里;在机械方面，利用其低摩擦系数和自润滑性制造无油润滑轴承、活塞环、密封件等;在电子电器方面，PTFE在5G通信领域用于高频覆铜板、射频线缆等;在医用材料方面，PTFE具有生理惰性，可用于人造血管、心脏瓣膜等人工器官;此外，PTFE微粉还作为添加剂用于油墨、涂料、润滑油等，改善材料的润滑性和耐磨性。
展望未来，随着科技进步，PTFE产业正朝着高端化、功能化方向发展。中国PTFE产能已占全球的67%，但在高端产品方面仍依赖进口。未来，PTFE在5G通信、新能源汽车、生物医疗等高端领域的应用将进一步拓展，这位“塑料王”将继续以其卓越的性能，在科技的舞台上发挥不可替代的作用。
