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生活中的含氟塑料——不粘锅涂层PTFE

来源:国际塑料商情 发布时间:2024-09-12 387
塑料橡胶原料及混合物添加剂及母粒 技术前沿
尽管PTFE的强度中等,硬度较低,在长时间应力作用下可能会产生变形,但其断裂伸长率较高,展现出良好的韧性。

锅具的进化史,犹如一部人类烹饪智慧的编年史,从简陋的石器到耐用的铁器,每一次材质的飞跃都引领着烹饪技艺的革新。进入20世纪,不粘锅的问世更是烹饪史上的一次重大革命,它以独特的不粘涂层技术,极大地提升了烹饪的便捷性与健康性。而在这背后,特氟龙(PTFE)涂层作为不粘锅的核心材料,凭借其卓越的性能,迅速成为市场的宠儿。

 

 

不粘锅涂层PTFE的历史


PTFE,聚四氟乙烯的简称,其传奇故事起源于20世纪中叶的美国杜邦公司。化学家罗伊·普朗克特在一次实验中的意外发现,赋予了这种材料独特的特性:高度的耐酸碱性、极低的摩擦系数,以及完美符合不粘涂层需求的所有特性。1954年,杜邦公司正式为PTFE注册了“Teflon”商标,并推出了带有PTFE涂层的不粘锅,引发了全球烹饪界的革命。PTFE涂层以其光滑的表面,有效防止了食物在烹饪过程中的粘附,极大地简化了烹饪后的清洁工作。

 
走进PTFE


PTFE作为一种高性能的含氟塑料,其物理特性同样令人瞩目。它拥有较高的密度(2.14~2.20g/cm³),几乎不吸水,能够在极宽的温度范围(-250~260℃)内长期连续使用而不受影响。更为神奇的是,PTFE几乎不溶于任何已知溶剂,甚至在高温下的王水也无法对其造成侵蚀,因此被誉为“塑料王”。因此使用不粘锅去烹调一些酸性食物,是不会有腐蚀,更不会释放出有毒物质。尽管PTFE的强度中等,硬度较低,在长时间应力作用下可能会产生变形,但其断裂伸长率较高,展现出良好的韧性。


不粘锅的表面涂层主要由PTFE构成,PTFE材料以其卓越的防粘性、耐高温性和化学稳定性,使得不粘锅在烹饪过程中能够有效防止食物粘连,让食物在烹饪过程中轻松滑动,避免粘锅现象的发生,从而保证了食物的完整性和美观度。同时易于清洁,使得烹饪后的清洁工作变得异常简单快捷。

 

PTFE涂层的毒性探讨


关于PTFE涂层的毒性问题,一直是消费者关注的焦点。值得注意的是,PTFE在高温条件下可能会分解产生有毒气体,因此在使用不粘锅时,应避免长时间高温加热或空烧,以确保使用安全。虽然PTFE在正常使用条件下是安全的,但在极端高温下,如长时间的高温干烧或过度加热(通常超过300℃),它可能会分解产生全氟异丁烯等有害气体。这些气体在密闭或通风不良的环境中可能对人体健康造成潜在威胁。因此,在使用不粘锅时,应严格遵守使用说明,避免高温干烧或过度加热,以确保烹饪过程的安全与健康。  

 


PTFE的应用


PTFE不仅在日常生活中以不粘锅等形式为人熟知,更在多个关键工业领域展现了其卓越的多功能性。通常会用作工程塑料或涂料,可制成PTFE管、棒、带、板、薄膜等,在工业、日常生活等领域均有广泛应用,有“塑料王”的美称。随着5G建设发展,PTFE作为介电常数最低的高分子材料之—,信号在该材料的传输中也具备优良的完整性,因此PTFE可用于5G基站的元器件制造,并广泛应用于汽车、消费电子、移动通信、智能家居、航空行业等行业。


如在石油化工、制药行业领域,PTFE是许多关键设备如反应釜、储罐和输送管道的优秀的密封材料。PTFE凭借优异的防腐蚀性能和耐化学性能,防止物料泄漏,确保生产过程的连续性和安全性。在电力行业中,PTFE主要用于发电机、汽轮机和水轮机等关键设备的密封;在汽车行业,它则用于发动机、变速器等部件的密封;在航空航天领域,PTFE更是凭借其耐高温、耐高压等特性,成为制造发动机、燃料系统等关键部位密封件的理想选择。同时,随着科技的不断发展,PTFE在环保领域和建筑领域也展现出了新的应用前景。

 

根据PTFE制备方法分类


PTFE悬浮法树脂:悬浮法PTFE主要用于制造机械工业用的密封圈、垫片等,以及化工设备用的泵、阀、管配件和设备衬里等另外还制造电绝缘零件、薄膜等。


PTFE分散法树脂:分散法PTFE主要用于制造耐腐蚀、耐高温、高介电电线电缆。在化工方面,主要用于制造丝扣密封生料带、管道衬里等。


PTFE浓缩分散液:PTFE浓缩分散液主要用作食品、纺织、印染、造纸等工业中的防粘涂层以及浸渍玻璃布、石棉等。此外还可以用于玻璃纤维及多孔材料。

 

PTFE行业动态


2017-2022年,中国PTFE市场规模年复合增长率约为10%,从2017年的36亿元增长到2022年的58亿元。随着高端应用需求的增加,PTFE行业正在向高端产品转型,未来高端市场前景广阔。预计到2027年,中国PTFE行业市场规模将以15%的年复合增长率增加至120亿元。


当前PTFE行业集中度高,竞争十分激烈。国外PTFE生产商主要包括美国杜邦、法国阿科玛、日本大金、欧洲索尔维等。

 

中国PTFE生产起步较晚,但随着生产技术上的突破,中低端产能逐年上升,全球产能占比从1995年的8%增长至2022年的 53%。中国PTFE行业集中度较高,主要由14家企业生产,并且超过60%产能集中于中昊晨光、浙江巨化、山东东岳三大龙头企业。随着政府规范行业发展、提高行业准入门槛与质量标准,新兴企业较难得到发展,但行业向高端化转型要求龙头企业加大科研投入,率先实现产业升级,竞争较为激烈。


近年来,中国PTFE行业发展趋于成熟,中低端产品领域发展迅速,整体PTFE行业集中较高,第一梯队以东岳高分子、中吴晨光和巨化股份为代表,占据超过60%的产能,第二梯队以梅兰化工和理文化工等区域性企业为代表,在各自的经营区域拥有不错的市场份额,截至目前,梅兰化工和建文化工市场占有率分别达到5.32%和8.88%。


中国PTFE行业曾经历自目扩张阶段,大部分中小企业低端PTFE产品产能过利,缺乏核心竞争力。截至2022年底,中国PTFE产能利用率仅约为50%,这意味着有一半的PTFE产能处于闲置状态,2019-2021年受环保整治和中国经济形势下行影响,PTFE开工率出现下降。伴随行业需求回暖,2023年开工率上升至67%左右。中国PTFE形成了低端产能过剩出口,高端产品依赖进口的局面。中国PTFE低端产品价格在4万元/吨左右,高端产品价格在6万元/吨以上。然而,大部分高端PTFE产品仍依赖进口。PTFE龙头企业应抓住发展机遇,加速布局高端PTFE产能,实现技术突破,随着中国5G、半导体、新能源等新兴产业的高速发展、技术不断突破、世界PTFE产能向拥有资源优势的中国转移,本土龙头企业抓住产业转移的机遇以及凭借自身的技术积累,在高端PTFE领域实现突破。

 

来源:荣格-《国际塑料商情》


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