氟樹脂的中興化成—從氟樹脂粘膠帶到大型屋頂
何為氟樹脂
氟樹脂是含有氟原子的塑料原料的總稱。
有PTFE（聚四氟乙烯）、PFA（可溶性聚四氟乙烯）等9個品種，是兼具優異的耐熱性、滑動性、不粘性、耐化學性、低摩擦性、絕緣性等性質的塑料。
這些特性使其在食品、化學、半導體、液晶、科學儀器、運輸等各種行業得到廣泛應用，支持現代產業的發展。
通常氟樹脂被稱為“特氟龍?”，而“特氟龍?”是科慕公司生產的氟樹脂的商品名稱。
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特氟龍?是科慕公司生產的氟樹脂PTFE原料的商品名稱。
后來被稱為特氟龍?的PTFE是美國杜邦公司的普朗克特博士于1938年發現的。 普朗克特博士在研究新型制冷劑的過程中，將四氟乙烯（TFE）氣體保存到實驗用壓力容器中。有一天，當他打開蓋子時，并沒有氣體逸出，于是他將容器切開檢查，結果發現內壁出現白粉。后來，這種白粉成為PTFE。時至今日，杜邦公司仍保存著當時的實驗筆記本。 第二次世界大戰期間，PTFE被用作軍用產品，1945年杜邦公司申請商標注冊，將PTFE命名為特氟龍（Teflon）?，自1946年起也開始作為民用產品銷售。于是，特氟龍（Teflon）?可應用于廣泛產業，支持現代產業的發展。 2015年科慕公司從杜邦公司中分立出來，特氟龍（Teflon）?商標也被轉移至科慕公司。 本公司生產氟樹脂產品長達50多年，業績頗豐，2017年7月與科慕公司就氟樹脂粘膠帶（Chukoh膠帶）簽訂了特氟龍（Teflon）?商標使用許可合同。 |
氟樹脂有PTFE、PFA等9個品種。下表為簡稱和中文名稱。
| 簡稱 | 名稱（中文名稱） |
|---|---|
| PTFE | 聚四氟乙烯 |
| PFA | 可溶性聚四氟乙烯 |
| FEP | 全氟乙烯丙烯共聚物 |
| ETFE | 乙烯-四氟乙烯共聚物 |
| PVDF | 聚偏氟乙烯 |
| PCTFE | 聚三氟氯乙烯 |
| ECTFE | 乙烯一三氟氯乙烯共聚物 |
| TFE/PDD | 全氟-2,2-二甲基-1,3-二氧環戊烯-四氟乙烯（PDD-TFE）共聚物 |
| PVF | 聚氟乙烯 |
其中應用最為廣泛的樹脂是PTFE。在社會上通常被稱為“特氟龍?”的大多數氟樹脂，指的就是PTFE。
氟樹脂主要有6種特性。
耐熱性、耐寒性、不粘性、滑動性、耐化學性、絕緣性、耐候性。
一種塑料樹脂具有多種特性很少見，因此氟樹脂被稱為“最后堡壘的樹脂”。
氟樹脂不會被絕大多數藥液、溶劑腐蝕。因為氟樹脂具有即使接觸強酸、強堿也不會產生不純物的性質，所以多被用于半導體生產設備。氟樹脂產品對藥液容器、管道、軟管、晶片載體等半導體生產設備不可或缺。
氟樹脂的代表性原料PTFE，因其分子結構而具有多種特性。聚乙烯樹脂（PE）與氟樹脂（PTFE）的分子結構如下所示：
| 結構式 | 立體結構 | |
|---|---|---|
| PE |  |
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| PTFE |  |
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PE的分子結構由碳原子（C）和氫原子（H）組成。PTFE由碳原子（C）和氟原子（F）組成。雖然C-C鍵相同，但是碳和氫（C-H）與碳和氟（C-F）的部分不同。C-H鍵與C-F鍵相比，C-F鍵的結合能較高，因此破壞C-F鍵需要較大的能量。表示需要的能量越大越“難以老化”。
綜上所述，碳和氟（C-F）的結合能較高，表示“只要不耗費較大的能量就難以老化”。而且由于氟原子大于氫原子，以略微扭曲的狀態結合，形成獨特的螺旋結構。這種分子結構使得PTFE具有耐熱性、阻燃性（耐氧化性）、耐候性、耐化學性等特性。
| 結合能［kJ/mol] | 鍵長〔nm〕 | |
|---|---|---|
| C-H鍵（以CH4為例） | 412(CH4) | 0.110(CH4) |
| C-F鍵（以CF4為例） | 484(CF4) | 0.138(CH3F) |
PTFE具有C-F鍵的極化率（電子被放入電場時的自由度）跟C-H鍵一樣小的特點。這是氟原子的原子殼層與電子的相互作用太強而引起的，這一點與其他的鹵素原子大不相同。“極化率小”表示分子之間的作用力變小（分子間作用力小），因此表面自由能（表面張力）發揮作用，物質變得難以粘合。這種分子結構使得PTFE具有不粘性、拒水拒油性等特性。
| 材料種類 | 水接觸角[度] | 粘附能[dyn/cm] |
|---|---|---|
| PTFE | 114 | 43.1 |
| 硅樹脂 | 90 ～ 110 | 47.8 ～ 72.7 |
| PE | 88 | 75.2 |
PTFE的C-F鍵，結合力大，將電子牢固地束縛在分子內，因此PTFE具有絕緣電阻（體積電阻、表面電阻）大、難以通電的特性。
| 體積電阻率（Ω?cm） | 表面電阻率（Ω） | |
|---|---|---|
| PTFE | ＞1018 | ＞1016 |
| PFA | ＞1018 | ＞1016 |
模塑粉是一種大致在100μm以下的粉末。
模塑粉往往被用于壓縮固化樹脂后燒成的壓縮成型法，在制作平板、整體槽等PTFE塊時使用。
除此之外，還能通過從壓縮樹脂形成的圓柱外側切削，生產薄膜。
精細粉末雖然呈顆粒狀，但是只要加壓就會變成纖維。
因此被用于糊狀擠出成型法，將精細粉末與溶劑混合后，進行擠出加工。軟管、密封膠帶采用這種方法成型。
分散體是用表面活性劑使乳液聚合而成的水分散體保持穩定狀態的物體。
被用于將布料等浸沒在懸浮液中的浸漬涂覆法。往往在干燥后燒成，本公司在將PTFE浸漬涂覆成玻纖布的纖維產品、建筑用屋頂膜材ChukohSKY?中使用分散體。