TEFLON

Chemisch gesehen ist Teflon Polytetrafluorethylen – ein Polymer aus Tetrafluorethen.
Polytetrafluorethylen (abgekürzt PTFE; manchmal auch Polytetrafluorethylen) ist ein Polymer aus Tetrafluorethylen, das erstmals vom Chemiker Roy J. Plunkett bei DuPont hergestellt wurde. Polytetrafluorethylen ist vor allem unter dem Handelsnamen Teflon (oder auch Teflon) bekannt. Weitere Handelsnamen für Polytetrafluorethylen sind Dyneon™ PTFE (ehemals Hostaflon™) und Gore-Tex™ (PTFE-Membranen).

PTFE gehört zur Gruppe der Polyhaloolefine, zu der z.B. auch PCTFE – Polytrifluormonochlorethen. Es gehört zu den Thermoplasten, weist jedoch einige Eigenschaften auf, die eher für reaktive Kunststoffe typisch sind. Der Schmelzpunkt von PTFE liegt bei etwa 327 °C, seine Eigenschaften verändern sich jedoch bereits bei einer Temperatur von 260 °C, ab einer Temperatur von 350 °C kommt es zur Zersetzung.

Geschichte

3D-Modell eines Teils des PTFE-Moleküls.
Trotz der weit verbreiteten falschen Behauptung, dass PTFE seinen Ursprung als Material für die Raumfahrt habe, die 1957 begann, reicht seine Geschichte bis ins Jahr 1938 zurück. Damals wurde PTFE versehentlich von Roy J. Plunkett hergestellt, als er mit Tetrafluorethylen als Kühlmedium für Kühlschränke experimentierte. Plunkett vergaß, die Tetrafluorethylen (TFE)-Flaschen über Nacht zu kühlen. Am nächsten Tag hatte sich das Gas in den Flaschen durch Polymerisation teilweise in einen weißen Feststoff verwandelt – PTFE. Das industrielle Verfahren zur Herstellung von PTFE ist noch immer nach seinem Entdecker benannt. Dabei handelt es sich um die Polymerisation von Tetrafluorethylen unter hohem Druck in Gegenwart von Initiatoren (Peroxiden). 1941 erhielt DuPont ein Patent für die Herstellung von PTFE, 1944 wurde Teflon eine eingetragene Marke.

Die erste praktische Anwendung von PTFE fand 1943 statt – als Korrosionsschutz bei der Herstellung der Atombombe. Seine Beschichtung auf Zentrifugen und Rohrleitungen schützte das Material vor dem stark korrosiven Gas Uranfluorid (UF6). Später trug der französische Chemiker Marc Grégoire eine Teflonschicht auf die Angelschnur auf, die sich dann schneller abwickelte. Seine Frau Colette hatte 1954 die Idee, Teflon als Oberfläche für Töpfe und Pfannen zu verwenden.

Merkmale

Teflon wird als Oberfläche für Pfannen und andere Küchenutensilien verwendet.
PTFE zeichnet sich durch mehrere außergewöhnliche Eigenschaften aus:

PTFE ist nahezu reaktionslos. Starke Säuren wie Gelée Royale reagieren überhaupt nicht mit PTFE. Der Grund sind die sehr starken Bindungen zwischen Kohlenstoff- und Fluoratomen, denn Fluor ist das Element mit der höchsten Elektronegativität (x = 4,0) und geht mit Kohlenstoff eine sehr polare und stabile Bindung ein (x = 2,5). Bisher sind uns nur wenige Verbindungen bekannt, die PTFE chemisch zerstören können – zum Beispiel geschmolzenes Natrium oder Fluor.
PTFE hat einen sehr niedrigen Scherreibungskoeffizienten (f(Stahl–Teflon) = 0,04). Zwei übereinander gleitende PTFE-Flächen sowie zwei Eisflächen. Darüber hinaus ist dieser Koeffizient sowohl im statischen als auch im dynamischen Zustand nahezu gleich, sodass der Übergang des Körpers vom Ruhezustand in den Bewegungszustand sehr einfach ist.
An einer Oberfläche aus PTFE haftet fast nichts, da es im Vergleich zu anderen Materialien eine extrem hohe Oberflächenspannung aufweist.
Dichte: 2,1–2,3 g/cm³, Härte nach Shore D 55 bis D 60
Hohe Beständigkeit gegen erhöhte Temperatur, alle Säuren, Laugen, Alkohole, Ketone, Öle usw. PTFE kann bei einer Temperatur von bis zu 260 °C verwendet werden, ohne seine Eigenschaften zu verändern (bei einer Temperatur von 400 °C entstehen bei der Pyrolyse giftige Produkte, zum Beispiel Fluorphosgen COF2). PTFE ist frostbeständig bis −200 °C; physiologisch völlig gleichgültig.
Hoher Wärmeausdehnungskoeffizient, Phasenübergang vom triklinen Kristallgitter zum hexagonalen bei 19 °C begleitet von Volumenänderung.
Nicht brennbar, zersetzt sich bei starker Glut zu Fluorwasserstoff, gasförmige Abgase sind giftig und können beim Menschen zu sogenannten Verbrennungen führen. „Teflonfieber“.
Brechungsindex ca. 1,34 – nur geringfügig anders als Wasser (1,333).