“不粘鍋”與“塑料王”

　　現(xiàn)在的廚具市場上，有一種很時(shí)髦的商品，那就是不粘鍋。它的問世給我們的生活帶來了很大的方便。人們可以不必?fù)?dān)心煮肉時(shí)一不小心就會(huì)燒焦，也不必?fù)?dān)心煎魚時(shí)魚片會(huì)粘在鍋壁上——當(dāng)然也有報(bào)導(dǎo)說不粘鍋對(duì)人體有不良作用。從外觀看，不粘鍋與普通鍋沒有什么區(qū)別，那它怎么會(huì)具有如此神奇的功能呢？
　　原來，不粘鍋是在鍋的內(nèi)表面多涂了一層叫作“特氟隆”的東西。特氟隆是商品名，又稱氟塑，聚四氟乙烯就是特氟隆家族中最先被發(fā)現(xiàn)的成員。聚四氟乙烯不吸潮、不會(huì)燃燒，對(duì)氧和紫外線穩(wěn)定，在各種氣候條件下也不會(huì)發(fā)生什么變化。它還有良好的電學(xué)性能和耐輻射性能。而耐腐蝕的本領(lǐng)更是出眾，直到現(xiàn)在人們還沒有發(fā)現(xiàn)任何一種溶劑能夠把它溶解。就是腐蝕性最強(qiáng)的“王水”（濃鹽酸和濃硝酸體積比1 ∶ 3的混合物），雖然可以腐蝕金和鉑，但對(duì)它也無能為力。因?yàn)槿绱耍幽芄I(yè)中的強(qiáng)腐蝕劑五氟化鈾也終于找到了棲身之所。正是這些特點(diǎn)它博得了“塑料王”的美譽(yù)。
　　這個(gè)赫赫有名的塑料之王，是怎樣被發(fā)現(xiàn)的呢？這要從1938年說起。美國杜邦公司新澤西州實(shí)驗(yàn)室里，年輕化學(xué)家普隆基特正在研究改進(jìn)公司生產(chǎn)的氟利昂制冷劑的方法。實(shí)驗(yàn)中，他需要用到四氟乙烯。但是四氟乙烯的沸點(diǎn)很低，不能在常溫下保存。普隆基特便把制得的四氟乙烯貯存在鋼瓶里，再把鋼瓶放在冷藏箱中，箱內(nèi)四周放滿了干冰L5bjCosO7axRoRq4O4Mari0RWopcKoyDd3Pwron+bV0=（固體二氧化碳，用作冷凍劑）。然而當(dāng)普隆基特從冷藏箱中取出貯存四氟乙烯的鋼瓶，接通鋼瓶和反應(yīng)器之間的管道，想把四氟乙烯氣體輸送到反應(yīng)器中時(shí)，他發(fā)現(xiàn)，鋼瓶上的氣壓表顯示的氣體壓力是零，而管道流量計(jì)上也沒有指示有四氟乙烯氣體通到反應(yīng)器中。那么，鋼瓶中的四氟乙烯氣體究竟到哪里去了呢？普隆基特掂了掂鋼瓶，很奇怪，鋼瓶的重量似乎沒有減少。
　　普隆基特決心探究明白。他放倒鋼瓶不斷敲打，最后終于從鋼瓶中倒出了少量白色粉末。他認(rèn)為可能是鋼瓶中原來所存在的其他殘留物。隨后，一不做，二不休，他干脆用鋸把鋼瓶鋸開，此時(shí)真相大白，原來鋼瓶內(nèi)壁附滿一層白色蠟狀的固體物質(zhì)。
　　根據(jù)質(zhì)量守恒定律，普隆基特推斷，這種新的固體物質(zhì)，很可能是由四氟乙烯變化而成的。然而，當(dāng)時(shí)化學(xué)界卻流行著一種錯(cuò)誤的觀點(diǎn)——全氟烯烴不可能發(fā)生聚合，只有含氟烯烴單體分子上至少存在一個(gè)氫原子或一個(gè)非氟鹵原子（氯、溴、碘）時(shí)才能發(fā)生聚合反應(yīng)。按此錯(cuò)誤的理論，鋼瓶中的物質(zhì)不可能是四氟乙烯的聚合體。
　　面對(duì)這樣的情景，普隆基特決心用實(shí)驗(yàn)來揭開這個(gè)謎底。他又將四氟乙烯小心地裝到鋼瓶中，并置于干冰里，結(jié)果如上次情況一樣，得到許多白色固體。對(duì)產(chǎn)品化驗(yàn)分析，證明其中不含氯，只含有48．4％的氟。
　　普隆基特又進(jìn)行了多次同樣實(shí)驗(yàn)，都得到了同一現(xiàn)象。他發(fā)現(xiàn)，要使四氟乙烯聚合成聚四氟乙烯，必須滿足兩個(gè)外界條件：一是反應(yīng)要在加壓下進(jìn)行；二是需要有氧氣存在。而鋼瓶中恰恰符合這兩個(gè)條件，四氟乙烯氣體是被壓縮到鋼瓶中的；而鋼瓶中有可能存在著殘留的氧氣。正是這個(gè)認(rèn)識(shí)為聚四氟乙烯投入工業(yè)生產(chǎn)打下了基礎(chǔ)。
　　普隆基特獲得成功后，于1941年以專利的形式將聚四氟乙烯的合成研究成果公布于世。聚四氟乙烯這種塑料之王就是這樣問世的。
　　“塑料王”雖然有許多優(yōu)良性能，但對(duì)其產(chǎn)品加工開發(fā)卻異常困難。杜邦公司另一位化學(xué)家戈?duì)柪^續(xù)了普隆基特的工作，并在開發(fā)聚四氟乙烯產(chǎn)品中進(jìn)行了開拓性研究。
　　最初戈?duì)栂胗镁鬯姆蚁┲圃祀娎|的包敷涂層，由于聚四氟乙烯熔點(diǎn)很高，需要323℃才熔化，結(jié)果多次實(shí)驗(yàn)慘遭失敗。后來戈?duì)枌㈦娎|夾在兩條聚四氟乙烯帶中間，用黏合劑將兩條帶邊緣黏合起來，巧妙地制成了聚四氟乙烯電纜。
　　當(dāng)時(shí)，正值二戰(zhàn)爆發(fā)初期，軍事上迫切需要性能良好的材料，這促進(jìn)了對(duì)聚四氟乙烯的應(yīng)用研究，使聚四氟乙烯很快用于戰(zhàn)艦、飛機(jī)、雷達(dá)設(shè)備的電路絕緣，以及原子反應(yīng)堆和原子彈耐化學(xué)腐蝕的密封墊圈等，此時(shí)，這個(gè)塑料之王終于顯出了王者的風(fēng)范。
　　聚四氟乙烯會(huì)有這么多的優(yōu)良性能還得從其分子結(jié)構(gòu)說起。乙烯(CH2=CH2)分子中所有的氫原子被氟原子所取代，就變成了四氟乙烯分子(CF2=CF2)，而四氟乙烯分子“手拉手”連接就形成了聚四氟乙烯。在分子中，氟原子跟碳原子結(jié)合得十分牢固，氟原子的大小恰好能在碳原子長鏈的表面形成一個(gè)緊密的保護(hù)層，保護(hù)著碳原子長鏈不受外來因素的侵襲。這種穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，具有很大的惰性，難以再跟其他物質(zhì)分子結(jié)合。
　　如今的聚四氟乙烯，已廣泛應(yīng)用于化學(xué)工業(yè)、機(jī)械加工、食品工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、電器工業(yè)和超低溫等研究領(lǐng)域。例如，它既耐低溫又耐高溫，可做宇宙服的涂層、高溫輸液管道、液氫輸送管道及配件；它耐腐蝕，可用于制作化工生產(chǎn)的反應(yīng)罐、防腐襯里、蓄電池外殼等。
　　編輯/姚晟