普拉姆、凯特和卡尔·帕尔默分别创造了特氟隆和PesPixar。
1933年,德国化学家奥托·拉夫(1871-1939)等人通过萤石(CaF2)与硫酸反应制得氢氟酸(HF),再与氯仿(CHCl3)反应得到一氯二氟甲烷(CHClF2)。
氟化钙+硫酸/硫酸钙+2HF(氢氟酸)
Chcl3+2hf ═ chclf2+2hc一氯二氟甲烷是一种沸点为-40.8℃的气体,易液化,可用作制冷剂。但它受热分解,例如让它通过铂金属管,在700℃分解成四氟乙烯(CF2=CF2)。
2C HCl F2 ═ CF2 = CF2+2HCl四氟乙烯是乙烯(C2H4)分子中的四个氢原子被氟原子完全取代的产物。四氟乙烯在常温下是气体,沸点比氯二氟甲烷低,所以必须保持冷冻状态,在钢瓶里,在用干冰(固体二氧化碳)冷冻的盒子里。
1938美国化学博士Plum Kett研究了四氟乙烯,做了一点,放在冰柜的一个圆筒里。
一天,在助手J. Rebok的帮助下,Plumkate从冰柜中取出一个装有2磅(1磅约为0.45公斤)四氟乙烯的小圆筒,将圆筒放在秤上,让四氟乙烯气体从圆筒中流出,然后通过流量计让四氟乙烯进入他研究的化学反应体系。
实验开始后不久,Rehbock从流量计上观察到从圆筒中流出的四氟乙烯气流已经停止,Plum Kate立即检查了天平上显示的质量。他发现整个圆筒的重量并没有减少很多,也就是说,圆筒里的2磅四氟乙烯并没有大量流出,还有相当数量的四氟乙烯留在圆筒里。这让梅凯特和他的助手大吃一惊。
为了找出缸内的问题,梅凯特不得不打开缸内所有的阀门,用细丝疏通阀门的通道,使其不被堵塞。
。他制定了聚四氟乙烯的合成方法和生产工艺,交付美国杜邦公司并投入生产。它于1945年以商品名teflon投入市场。
李文。化学发现和发明。北京:科学普及出版社,1985。
聚四氟乙烯是一种性能良好的塑料,它有四个主要特点:
(1)是发现最早,生产量最大的耐高温耐低温塑料。可在250℃长期使用,在300℃短期使用,比聚乙烯高170℃。
(2)优异的耐化学性,在强酸强碱中不会腐蚀,即使加热也不溶于任何溶剂。
(3)摩擦系数低。它的摩擦系数比两种抛光不锈钢少一半,磨损仅为不锈钢的1%。
(4)优异的介电性能。厚度为0.025毫米的薄膜可以承受500伏的电压,是尼龙绝缘强度的两倍。
因此聚四氟乙烯获得了“塑料大王”的美誉,广泛用于制造低温液体输送管道的垫片和软管、登月航天的防火涂料、轴承盖、轴瓦、轴瓦、无油润滑活塞、石油化工厂的高温液体管道、管道密封材料、防腐衬里等。
特氟隆也是家庭厨房制作不粘锅的材料。
几乎在同一时期,与聚四氟乙烯同时出现了新的优秀塑料。它们是同一产品在不同国家和公司的各种不同商品名称。分别是有机玻璃(英国帝国化学工业公司)、oroglas(美国)、plexiglas(德国)、cryace(日本)、lucite(杜邦公司)、verdril(意大利)。其中有机玻璃(Pespex)出现最早,约为1935。这种产品的化学名称是聚甲基丙烯酸甲酯。
酯是有机化合物中的醇和酸相互作用产生的一种化合物,就像无机化合物中的碱失去水分产生盐一样。
丙烯酸的分子结构式为:
甲基丙烯酸甲酯的分子结构式为:
从它们的分子结构来看,它们有双键,可能发生聚合。
因此,早在1888年,瑞士化学家G.W.A.Kahlbaum就用甲基丙烯酸甲酯的聚合产物制成了一种不易碎的啤酒玻璃,并在1912年获得了专利。几乎与此同时,德国化学家r . fit TIG(1835-1910)发现甲基丙烯酸及其某些衍生物容易聚合。到1927,德国化学家朗姆(O.R?Hm)和其他人生产了少量的聚甲基丙烯酸酯,并以商标名acryloid和plexigum投放市场。1930年前后,英国帝国化学工业公司的化学家R.Hill和德国的化学家W.Bauer分别独立做出了聚甲基丙烯酸甲酯,这是一种坚硬透明的聚合物,可以用作飞机的窗玻璃。与此同时,在1929-1930期间,加拿大化学家W. Chalmers发现甲基丙烯酸乙酯和甲基丙烯腈的聚合物是一种坚硬透明的物质,并先后在加拿大和美国获得专利。英国帝国化学工业公司的化学家经过研究,确定甲基丙烯酸甲酯的聚合物比甲基丙烯酸乙酯的聚合物具有更高的软化温度。到1932,帝国化学工业公司的化学家J.W.C .克劳福德开发了单体甲基丙烯酸甲酯的低成本生产方法。原料是丙酮((CH3)2CO)、氢氰酸(HCN)和甲醇(CHCH)。整个化学反应过程由如下化学反应式表示:
聚合是在催化剂的影响下进行的。在生产中,如果你想制造一种片状玻璃样的材料,需要在催化剂的存在下,在70℃下进行,直到生成无色粘稠的糖浆状溶液。将糖浆状的溶液倒入模具中或放入两片光滑的玻璃中间,将模具放入50℃的烘箱中,待聚合反应完成后,取出模具,冷却后打开,得到一片片透明的有机玻璃。
如果要制作成型或浇铸材料,聚合反应必须在高压锅中进行,单体会用水稀释成乳液。这样产生的聚合物悬浮在水中,然后逐渐下沉形成细粒状沉淀。图40-1生动地描绘了它的聚合反应。图中较大的黑色球代表碳原子,灰色球代表氧原子,较小的白色球代表氢原子。
这种有机玻璃具有以下特点:
(1)高透明,透光率92%,高于硅酸盐无机玻璃。应时可以完全透射紫外线,无机玻璃只能透射0.6%,而有机玻璃可以透射73%的紫外线。
(2)机械强度高,拉伸强度600 ~ 750kg/cm2,冲击强度12 ~ 13kg?Cm/cm2,比无机玻璃高7~18倍。用钉子或子弹穿透时不会出现裂纹和锐角。
(3)重量轻,相对密度为1.18,仅为无机玻璃的1/2,轻金属铝的43%。
(4)耐大气老化,室外放置5年透光率仅下降65438±0%。
(5)易成型,可机械切割、削片、车削、切割。也可通过吹塑、注射、挤出等加热成型,溶于丙酮、氯仿(CHCl3)等溶剂后可自粘合。
所以这种有机玻璃完全适合制作航空玻璃,也可以用来制作牢不可破的放大镜、钟表的表盘和表面玻璃、透明器皿、纽扣、胸针等。(图40-2)。也是制作假牙的材料。