用在不粘pg游戏官方网站app锅上的材料竟暗藏健康环境危机
我们生活中常见的不粘锅,常用的涂层就是一种叫做特氟龙的材料。这种材料因其卓越的耐热、耐化学腐蚀和防粘性能,一经问世,就迅速在不粘锅、医疗器械等领域获得广泛应用,极大改善了我们的日常生活。但始料未及的是,特氟龙的生产过程竟暗藏严重的健康风险,由此引发的环境污染至今难以消除。回顾特氟龙从诞生至今的历史,以理解科技作为双刃剑带给人类的影响。
时间回到1938年 4 月 6 日,时年27岁的罗伊·普伦基特(Roy Plunkett)正在杜邦公司从事化学研究员的工作。他已经获得俄亥俄州立大学的博士学位,所在的项目组致力于利用含氟气体开发新型制冷剂。
“氟利昂(二氯二氟甲烷)刚出现不久,是当时极少数适用于制冷系统的气体。在此基础上,普伦基特希望尝试一些新的含氟化合物,这其中就包括四氟乙烯(Tetrafluoroethylene)。
普伦基特将前一天合成的四氟乙烯气体暂时储存在一个小钢瓶中,并对充气前后钢瓶的重量进行了仔细称量。第二天,当他和助手打开减压阀准备进行后续实验时,却完全没有听到期待的气体通过阀门时的声响,而当他满腹狐疑地摇晃钢瓶时,却似乎听到里面有固体的响动。他重新称重,确认昨天放入瓶子中的气体应该并没有泄露。于是,他卸掉阀门,把钢瓶倒了过来时,发现一些未知的白色粉末掉落到实验台上。这更加勾起了普伦基特的好奇心。他决定一不做二不休,让工人彻底锯开了气瓶以一探究竟。这时,他才注意到气罐底部出现了许多摸起来很滑溜的白色蜡状固体。
在当天的实验记录本上,普伦基特写道:“得到了白色固体物质,应该是聚合产物。”这表明,他仅凭直觉就立刻明白发生了什么,尽管当时化学界普遍持有氟化乙烯无法聚合的错误观念。随后的分析测试表明,白色蜡状固体的确是聚四氟乙烯——原先的四氟乙烯气体在压力作用和钢瓶内壁铁元素的催化下聚合了,生成了另外一种新物质聚四氟乙烯。
一些科学家将聚四氟乙烯的发现描述为“机缘巧合“和”幸运的意外“。更多人则认为,普伦基特所受的良好化学训练发挥了重要的作用,如果他没有在充气前后详细记录气瓶的重量,或者没有发现白色粉末后一探究竟的执着,就算机会到来可能也会不了了之。然而,无论我们如何评价这项“无心插柳”的意外收获,有一件事是肯定的:作为最早发现的含氟材料之一,聚四氟乙烯后来深刻影响了世界的发展。
聚四氟乙烯的分子结构与常见的聚乙烯长得很像,只是其中的所有氢原子都被氟原子取代了,但由于碳氟键(C-F)结合力远超碳碳键(C-C),极难被破坏,所以它耐热耐寒、抗酸抗碱,几乎不受任何化学溶剂的侵蚀。
时值第二次世界大战爆发,美国正在积极研制。(UF6)是富集U-235的必备原料,但UF6腐蚀性极强。为寻找可靠的密封材料,工程师们求助于杜邦公司,于是,聚四氟乙烯在诞生之初就在“曼哈顿计划”中派上了大用场,作为UF6的密封材料。反观同样试图在二战中获得的日本,因为没有聚四氟乙烯等耐腐蚀的材料,在合成UF6以及分离U-235同位素的过程中,设备腐蚀严重,这成为其战时核计划进展缓慢的一个重要原因。
1945年二战结束,聚四氟乙烯不再是军事机密,它也被杜邦公司冠以“Teflon®”(中文译为“特氟龙”)的商标正式上市。Teflon这一名称,来自四(“tetra-”)+ 氟(“fluorine”)的首字母组合,后面加上的-on,很可能是仿照同时期由杜邦发明的另一种影响深远的高分子材料——“尼龙(nylon)”的命名。
特氟龙除了非凡的化学稳定性,还具有独特的力学性能,它的表面摩擦系数极低,这意味着它的表面非常“滑溜”,甚至以“飞檐走壁”著称的壁虎都抓不牢。如果用作涂层可以显著减少机械磨损和污渍的黏附。
喜欢烹饪的人都知道,拥有一口好锅非常关键。用传统铁锅煎炸食材时,一不小心就会粘锅,给厨师带来不少烦恼。1954年的一天,法国妇女柯莱特(Colette Grégoire)注意到丈夫用的钓鱼线上,特氟龙涂层有防止打结的效果。她脑洞大开,认为如果将其用在煎锅上,效果一定特别好,而她的丈夫恰好是一名工程师,于是世界上第一口特氟龙“不粘锅”诞生了。
杜邦公司闻之此事,立马就购买了相关专利,进行批量生产。特氟龙也随着这位家庭主妇的奇思妙想一炮走红,走进千家万户。
除了在日常生活中的广泛应用,在工业生产中,特氟龙作为一种特殊的塑料因其抗腐蚀、耐高温和低黏附的优异特性,更是帮助我们解决了化工、航天、电气、医疗等领域的许多制造难题,推动了各个行业的技术创新,因此被誉为“塑料王”。
现有研究认为,特氟龙疏水又疏油,极难被人体吸。