Những quan niệm sai lầm và sự thật thú vị về Teflon

shutterstock.com

Bất chấp những tuyên bố trái ngược dai dẳng, Teflon không xuất hiện như một sản phẩm phụ của chương trình vũ trụ. Teflon là tên thương hiệu của polytetrafluoroethylene (PTFE), hoặc nhựa fluoropolymer. Teflon được phát hiện hoàn toàn tình cờ bởi Tiến sĩ Roy Plunkett vào năm 1938. Nó được bán thương mại vào năm 1946.

Polytetrafluoroethylene, hoặc fluoroplastic-4, được biết đến nhiều hơn với tên thương hiệu "Teflon", là một polyme của tetrafluoroethylene (PTFE), một loại nhựa có các đặc tính vật lý và hóa học hiếm và được sử dụng rộng rãi trong công nghệ và đời sống hàng ngày.

Từ "Teflon" là nhãn hiệu đã đăng ký của công ty hóa chất Hoa Kỳ Chemours, một công ty phụ thuộc Tập đoàn DuPont.

VVào tháng 4 năm 1938, nhà hóa học 27 tuổi Roy Plunkett của Kinetic Chemicals, khi thử nghiệm với các khí thuộc nhóm chất làm lạnh (chẳng hạn như freon), đã phát hiện ra rằng một mẫu để lại dưới tác động của nhiệt độ lạnh đã biến thành chất rắn màu trắng như sáp qua đêm với một số tính chất thú vị. Vật liệu này không chỉ có bề mặt trơn bất thường mà còn được chứng minh là có khả năng chống lại hầu như tất cả các hóa chất và dung môi, kể cả axit có tính ăn mòn cao.

Năm 1941, Kinetic Chemicals đã được cấp bằng sáng chế cho Teflon, và vào năm 1949, nó trở thành một bộ phận của công ty DuPont của Mỹ. Khám phá mới nhanh chóng được đưa vào ứng dụng thực tế, đầu tiên là trong Dự án Manhattan (mật danh của chương trình vũ khí hạt nhân 1942-1946), và sau đó là đồ dùng nhà bếp.

Cho đến nay, không ai có thể xác định chính xác nguồn gốc của huyền thoại "du hành vũ trụ", ngoại trừ có lẽ rằng chương trình không gian Apollo phụ thuộc rất nhiều vào Teflon để làm cách điện cho cáp.

shutterstock.com

Những quan niệm sai lầm khác về Teflon bao gồm huyền thoại rằng đạn phủ Teflon có khả năng xuyên giáp cơ thể tốt hơn nhiều so với bất kỳ loại đạn nào khác. Trên thực tế, mục đích của lớp phủ Teflon là giảm mài mòn bề mặt bên trong nòng súng, không liên quan gì đến hiệu quả của chính viên đạn.

Teflon thực sự có hệ số ma sát thấp nhất trong số các vật liệu cứng được biết đến, đó là lý do tại sao nó hoạt động hiệu quả như một lớp phủ chống dính cho chảo bếp.

Nhưng nếu Teflon trơn như vậy, làm thế nào nó được tạo ra để dính vào chảo? Quá trình này yêu cầu quá trình phun cát sơ bộ, do đó nhiều vết xước nhỏ hình thành trên bề mặt chảo, trên đó Teflon lỏng được phun thành một lớp mỏng. Tất cả những thứ này được làm khô dưới tác động của nhiệt độ cao, Teflon cứng lại và giữ chặt. Sau đó, nó được phủ một lớp keo đặc biệt và được xử lý nhiệt nhiều lần.

Tiếp theo, chúng tôi sẽ xem xét chi tiết Teflon được sử dụng trong lĩnh vực hoạt động nào của con người và mức độ an toàn của nó đối với sức khỏe của chúng ta.

Ảnh nền được tạo bởi suksao – www.freepik.com

 

Teflon được sử dụng ở đâu khác?

Teflon là một chất màu trắng, trong suốt, có một lớp mỏng, bề ngoài giống như parafin hoặc polyetylen. Nó có khả năng chịu nhiệt và sương giá cao, vẫn mềm dẻo và đàn hồi ở nhiệt độ từ -70 đến +270 °C, một vật liệu cách nhiệt tuyệt vời. Teflon có sức căng bề mặt và độ bám dính rất thấp và không bị thấm ướt bởi nước, chất béo hoặc hầu hết các dung môi hữu cơ.

Fluoroplastic là một vật liệu mềm và lỏng, do đó nó được sử dụng hạn chế trong các kết cấu chịu tải. Nó có độ bám dính (dính) rất thấp. DuPont liệt kê điểm nóng chảy cho các loại Teflon khác nhau từ 260 °C đến 327 °C.

Teflon được sử dụng trong các ngành công nghiệp hóa chất, điện và thực phẩm, để sản xuất quần áo màng, trong y học, xe cộ, cho các mục đích quân sự, chủ yếu làm lớp phủ. Fluoropolyme được biết đến nhiều nhất với việc sử dụng rộng rãi trong các dụng cụ nấu ăn chống dính. Vì vậy, chúng ta hãy xem xét các ứng dụng chính của chất độc đáo này.

 

1. Công nghiệp thực phẩm và đời sống

Do tính kết dính thấp, không thấm ướt và chịu nhiệt, Teflon ở dạng lớp phủ chống dính được sử dụng rộng rãi để sản xuất khuôn đùn và các món nướng, cũng như chảo và nồi chiên.

Teflon cũng được sử dụng trong sản xuất các thiết bị gia dụng khác. Lớp phủ teflon ở dạng màng mỏng nhất được phủ lên lưỡi dao cạo, giúp kéo dài tuổi thọ đáng kể và giúp việc cạo râu dễ dàng hơn.

 

Chăm sóc dụng cụ nấu nướng tráng teflon

Lớp phủ Teflon không có độ bền cao, do đó, khi nấu trong những món ăn như vậy, chỉ nên sử dụng các phụ kiện mềm – bằng gỗ, nhựa hoặc bọc nhựa (xẻng, muôi, v.v). Bát đĩa phủ Teflon nên được rửa bằng nước ấm bằng miếng bọt biển mềm, có thêm chất tẩy lỏng, không sử dụng miếng bọt biển mài mòn hoặc bột nhão làm sạch, đồng thời tránh đun quá nóng lên đến 415 °C và chiên ở nhiệt độ cao.

 

Lịch sử thú vị của thương hiệu Tefal

Năm 1954, kỹ sư người Pháp Marc Gregoire đã khám phá ra phương pháp ứng dụng polytetrafluoroethylene (Teflon) vào nhôm. Như vậy, chiếc chảo chống dính đầu tiên đã được phát minh. Hai năm sau, năm 2, Tefal được thành lập tại Sarcelles (Pháp).

Đến cuối năm 1956, cơ sở mới đã sản xuất 100 chảo mỗi ngày. Sáng chế được bán với khẩu hiệu "TEFAL Frying Pan – chảo rán đầu tiên thực sự không cháy". Đến năm 1961, nhu cầu về chảo Tefal đạt 1 triệu chiếc mỗi tháng.

Năm 1968, Tefal trở thành nhà sản xuất dụng cụ nấu nướng hàng đầu của Pháp với doanh thu 49 triệu franc. Và trong cùng năm đó, tập đoàn sản xuất thiết bị gia dụng Groupe SEB của Pháp đã ký một thỏa thuận mua lại Tefal. Trong suốt lịch sử của mình, SEB đã mở rộng phạm vi sản phẩm Tefal của mình với các công nghệ và thiết bị mới cho gia đình.

Năm 2009, Tefal đã sản xuất chảo rán thứ một tỷ của mình.

123rf.com

 

2. Công nghiệp và công nghệ

Trong các ngành công nghiệp khác nhau, sợi có nguồn gốc từ polytetrafluoroethylen (Teflon) đã được ứng dụng rộng rãi như bộ lọc túi nhiệt độ cao, các loại miếng đệm chịu nhiệt, sợi chỉ cho vải dệt, cũng như trong thiết bị ô tô, bộ lọc công nghiệp đa năng, các phần tử của đóng ngắt và điều khiển van, máy khuấy và máy bơm, thiết bị lọc và tách.

Ví dụ, trong ngành hàng không, Teflon được sử dụng để làm đường ống kim loại-nhựa dẻo cho các hệ thống thủy lực hoạt động dưới áp suất cao (hơn 200 kgf / cm²) và với nhiệt độ cao của chất lỏng làm việc.

F-4 thương hiệu fluoroplastic có thể được sử dụng để sản xuất cột chưng cất, máy bơm, đường ống, van, ống thổi, gạch ốp lát, bao bì đệm. Là một chất điện môi, polytetrafluoroethylene được sử dụng thành công trong công nghệ tần số cao và siêu cao. Màng fluoroplastic dạng cuộn được dùng trong sản xuất cáp, dây điện, tụ điện chất lượng cao, dùng để cách điện cho cuộn dây, rãnh của máy điện. Là một vật liệu cấu trúc, polytetrafluoroethylene được sử dụng trong sản xuất các bộ phận máy móc khác nhau. Teflon đặc biệt được sử dụng rộng rãi trong sản xuất vòng bi hoạt động không có chất bôi trơn, với lượng chất bôi trơn hạn chế và trong môi trường ăn mòn.

Do tính trơ hóa học, tính kỵ nước (góc tiếp xúc của rò rỉ 108 ± 2 °), tính kỵ khí và tính lưu động, Teflon được sử dụng rộng rãi để làm kín các mối nối có ren và mặt bích (băng FUM hoặc băng Teflon).

Do đặc tính chất lượng của chúng, băng keo tự dính Teflon rất phổ biến và thường được sử dụng trong ngành dệt may và thực phẩm, cũng như trong các hoạt động hàng ngày của con người. Đó có thể là: Băng keo Teflon, Băng keo Teflon cho máy dán chân không, Sợi thủy tinh phủ Teflon, Băng keo Teflon, Băng keo tự dính Teflon, v.v.

 

Chất bôi trơn

Fluoroplast-4 (Teflon) là vật liệu chống ma sát tuyệt vời với hệ số ma sát trượt, là vật liệu kết cấu thấp nhất được biết đến hiện nay (thậm chí còn ít hơn cả băng tan). Do tính mềm và tính lưu động của chúng, ổ trượt trơn PTFE rắn hiếm khi được sử dụng. Trong các thiết bị có tải trọng cao, vòng bi chèn kim loại-fluoroplastic và băng đỡ kim loại-fluoroplastic được sử dụng. Một phần tử trượt như vậy có thể chịu được hàng chục kilôgam trên milimét vuông và bao gồm một đế kim loại trên đó phủ một lớp phủ Teflon.

Teflon cũng được sử dụng như một chất phụ gia chống ma sát (chất bôi trơn rắn) để cải thiện tính chất trượt của polyme cơ bản, chẳng hạn như polyether ete xeton (PEEK) hoặc polyphenylene sulfide (PPS), để có được thành phần "chịu lực" với độ bền cao, chống mài mòn khả năng chống, chống rão và các đặc tính chống ma sát tốt.

Dầu nhờn có fluoroplast phân tán mịn được đưa vào thành phần của chúng đã được biết đến. Chúng được phân biệt bởi thực tế là chất độn, lắng trên bề mặt kim loại cọ xát, trong một số trường hợp cho phép các cơ chế hoạt động trong một thời gian với hệ thống bôi trơn hoàn toàn bị lỗi, chỉ do đặc tính chống ma sát của Teflon.

 

Thiết bị điện tử

Teflon được sử dụng rộng rãi trong công nghệ tần số cao, vì không giống như polyethylene hoặc polypropylene có các đặc tính tương tự, nó có hằng số điện môi thay đổi rất ít theo nhiệt độ, điện áp đánh thủng cao và tổn thất điện môi cực kỳ thấp. Những đặc tính này cùng với khả năng chịu nhiệt quyết định ứng dụng rộng rãi của nó như cách điện dây dẫn, đặc biệt là điện áp cao, tất cả các loại bộ phận điện, trong sản xuất tụ điện chất lượng cao, bảng mạch in.

Trong thiết bị điện tử cho các mục đích đặc biệt, dây dẫn cách điện bằng PTFE được sử dụng rộng rãi, có khả năng chịu được môi trường khắc nghiệt và nhiệt độ cao – dây của MGTF, MS và một số thương hiệu khác. Dây trong lớp cách điện Teflon không thể nấu chảy bằng mỏ hàn. Nhược điểm của fluoroplastic là tính lưu động lạnh cao: nếu bạn giữ dây trong vật liệu cách nhiệt fluoroplastic dưới tải trọng cơ học (ví dụ: đặt chân đồ đạc lên đó), dây có thể bị trơ ra sau một thời gian.

Băng FUM | wikimedia.org

Băng keo tự dính Teflon | adobe.com

Vải tráng PTFE tự dính | depositphotos.com

 

3. Thuốc

Do khả năng tương thích sinh học với cơ thể con người, Teflon được sử dụng thành công để sản xuất các mô cấy ghép cho tim mạch và phẫu thuật tổng quát, nha khoa và nhãn khoa. Polytetrafluoroethylene được coi là vật liệu thích hợp nhất để sản xuất mạch máu nhân tạo và máy tạo nhịp tim.

Trong nha khoa, màng Teflon không thể hấp thụ có hoặc không có chất gia cường khung titan được sử dụng trong kỹ thuật tái tạo xương có hướng dẫn (GBR). Ngoài ra còn có chất liệu chỉ khâu PTFE.

Năm 2011, Teflon lần đầu tiên được sử dụng để sửa chữa vách ngăn mũi bị hư hỏng và các bức tường của xoang cạnh mũi thay vì lưới titan. Sau 12–15 tháng, mô cấy sẽ tiêu biến hoàn toàn và được thay thế bằng mô của chính bệnh nhân.

 

KHAI THÁC. Quần áo

Trong sản xuất quần áo công nghệ cao hiện đại, vật liệu màng dựa trên polytetrafluoroethylene mở rộng được sử dụng.

Bằng cách biến dạng vật lý của Teflon, người ta thu được một màng xốp mỏng, được phủ lên vải và dùng trong may đo. Vật liệu màng, tùy thuộc vào tính năng sản xuất, có thể có cả đặc tính chống gió và chống nước, trong khi kích thước lỗ thông thường của màng polytetrafluoroethylen cho phép vật liệu vượt qua quá trình bay hơi của cơ thể người một cách hiệu quả.

Có chất liệu màng Teflon bọc vải giúp không khí đi qua nhưng không cho gió lọt qua.

Teflon cũng được sử dụng trong sản xuất thảm, ô dù, áo mưa, áo khoác, bóng và nhiều mặt hàng khác.

 

5. Các sản phẩm khác sử dụng Teflon

• đèn sưởi
• máy sưởi di động (máy sưởi)
• bàn là
• bìa bàn ủi
• đầu đốt bếp
• Tấm nướng
• lò nướng điện
• thiết bị làm bỏng ngô
• bình cà phê
• chốt cán (có lớp chống dính)
• máy nướng bánh mì
• khay để xiên hoặc giá đỡ dây
• khuôn kem
• bồn cầu tráng teflon
• nồi hơi
• vặn nút chai
• bề mặt bếp
• đồ dùng nhà bếp
• chảo và chảo rán
• woks (nồi Trung Quốc để xào rau và thịt)
• khuôn nướng
• máy ép bánh mì nóng
• bàn là bánh quế
• quang đông lạnh
• lưỡi dao cạo
• lớp phủ bên trong của thùng xe tăng
• động cơ tên lửa điện
• con dấu của các cơ chế khớp nối (bản lề)
• sơn và vecni

 

Teflon ảnh hưởng đến cơ thể con người như thế nào?

Tác động tiêu cực có thể có của polytetrafluoroethylene đối với sức khỏe con người đã là chủ đề gây tranh cãi trong nhiều năm. Bản thân polyme rất ổn định và trơ trong điều kiện bình thường. PTFE không phản ứng với thực phẩm, nước hoặc hóa chất gia dụng.

Khi uống vào cơ thể, polytetrafluoroethylene là vô hại. Tổ chức Y tế Thế giới đã yêu cầu Tổ chức Kiểm soát Ung thư Quốc tế tiến hành một thí nghiệm trên chuột. Kinh nghiệm cho thấy khi dùng chung với thức ăn có tới 25% polytetrafluoroethylen thì không có tác dụng gì. Nghiên cứu này được thực hiện vào những năm 1960 và một lần nữa vào những năm 1980 trên một quần thể chuột nói chung tiêu thụ 25% tổng lượng thức ăn của chúng là PTFE mỗi ngày.

Nghiên cứu của các chuyên gia Pháp, được công bố trên tạp chí "60 Millions de Consomateurs" kết quả nghiên cứu trong phòng thí nghiệm trên 13 mẫu chảo rán, khẳng định độ an toàn của lớp chống dính. Tạp chí Pháp đưa tin rằng kết quả của các cuộc thử nghiệm đã chứng minh độ an toàn hoàn toàn của chảo. Tất cả các mẫu đều vượt qua thử nghiệm thành công sau khi chà xát bề mặt bằng vật liệu mài mòn hàng nghìn lần trong hai chu kỳ.

Teflon chủ yếu gây nguy hiểm sinh học trong hai trường hợp: trong sản xuất và khi polyme thành phẩm bị quá nhiệt (ở nhiệt độ trên 200 °C).

Khi PTFE quá nóng, sự phân hủy nhiệt xảy ra với việc giải phóng các chất độc hại.

stockvault.net

 

Ô nhiễm công nghiệp

Nguồn rủi ro sinh học chính trong quá trình sản xuất fluoropolyme được coi là axit perfluorooctanoic (PFOA, tiếng Anh – PFOA), được biết đến dưới tên "C8". Hợp chất này đã được sử dụng trong sản xuất Teflon ở Mỹ từ những năm 1950. Những ảnh hưởng sức khỏe đầu tiên được báo cáo từ các nhà máy 3M và DuPont vào những năm 1960. Vào những năm 1980, các nhóm khoa học đã tham gia nghiên cứu các hiệu ứng sinh học. Vào cuối những năm 1990, các cơ quan quản lý của Hoa Kỳ đã chú ý đến vấn đề này, dẫn đến việc công nhận mức độ nguy hiểm của chất này và quy định về nồng độ tối đa. Các quy trình công nghệ ở Hoa Kỳ đã được thay đổi để loại bỏ hoàn toàn C8. Các chiến dịch quy mô lớn đã được triển khai nhằm kiểm soát nồng độ PFOA và làm rõ tác động của nó đối với sức khỏe con người.

Thú vị thực tế

DuPont đã nhận được hàng trăm triệu đô la tiền bồi thường pháp lý (đã được dựng thành phim Dark Waters, 2019) từ nhân viên của cùng một công ty và những người dân lân cận liên quan đến tổn hại sức khỏe và sự im lặng trước những nguy cơ của sản xuất. Trong nhiều năm, luật sư Robert Bilott của công ty, người đã phát hiện ra mối liên hệ giữa một chuỗi cái chết bí ẩn và một số lượng lớn bệnh tật ở một thị trấn nhỏ, và DuPont, một công ty hóa chất, đã kiện nhà sản xuất vì thực tế là nước ở khu vực Parkersburg bị nhiễm PFOA, tỷ lệ nhiễm PFOA tại thời điểm đó không được quy định.

Năm 2006, DuPont, lúc bấy giờ là nhà sản xuất PFOA duy nhất của Hoa Kỳ, đã đồng ý loại bỏ thuốc thử còn sót lại khỏi các cơ sở của mình vào năm 2015. Theo thông tin chính thức của công ty, kể từ tháng 1 năm 2012, DuPont đã không sử dụng PFOA trong đồ nấu nướng và đồ nướng của mình.

Các nghiên cứu độc lập của Châu Âu đã chỉ ra rằng lớp chống dính không chứa PFOA với lượng vượt quá giới hạn an toàn. Học viện Kiểm dịch, Kiểm tra và Quản lý Chất lượng Trung Quốc (GAQSIQ) và Học viện Công nghệ Đan Mạch xác nhận rằng không phát hiện thấy sự tiếp xúc với PFOA được sử dụng trong sản xuất bộ đồ ăn.

 

Sự phân hủy nhiệt của teflon

Tiêu chuẩn GOST 10007-80 chuẩn hóa phạm vi nhiệt độ hoạt động của Teflon lên đến +260 °C và trực tiếp chỉ ra mức độ nguy hiểm của khí độc thải ra trên nhiệt độ này. DuPont không liệt kê các đặc tính giải phóng độc hại, nhưng đưa ra điểm nóng chảy theo tiêu chuẩn ASTM D3418 cho các loại Teflon khác nhau từ 260 °C đến 327 °C.

Nói chung, các dấu hiệu phân hủy (nhiệt phân) của Teflon đã được phát hiện ở nhiệt độ 200 °C. Nhưng quá trình này diễn ra tương đối chậm đến nhiệt độ 420 °C. Tuy nhiên, ở nhiệt độ trên 380 °C, perfluoroisobutylen xuất hiện (một loại khí cực độc, độc hơn phosgene khoảng 10 lần) và các sản phẩm nhiệt phân khác.

Các thí nghiệm cho thấy rằng các sản phẩm phân hủy nhiệt khi Teflon được đun nóng trên 350 °C gây ra hình ảnh ngộ độc gợi nhớ đến bệnh sốt đúc – các triệu chứng được quan sát thấy được gọi là "sốt Teflon".

Để biết thêm thông tin về các thí nghiệm như vậy và nguy cơ có thể xảy ra do Teflon quá nóng, hãy xem video ở cuối bài viết này.

Đầu ra

Vì Teflon giải phóng hàng loạt các chất độc hại bắt đầu ở nhiệt độ trên 450 °C, dụng cụ nấu ăn có lớp phủ chống dính được coi là an toàn, vì không thể đạt được nhiệt độ như vậy trong quá trình sử dụng bình thường. Cần lưu ý rằng các nhà sản xuất chỉ coi việc đun nóng bằng nước hoặc dầu trong chảo là tiêu chuẩn. Nước ngăn không cho Teflon quá nóng, và sự bay hơi hoàn toàn của nó cho thấy sự nóng lên đáng kể của các món ăn, điều này hiện không được hình dung theo bất kỳ cách nào và có thể trở nên nghiêm trọng. Dầu ăn bị phân hủy ở nhiệt độ lên đến 200 °C cùng với việc nhả khói, giúp dễ dàng nhận biết quá nhiệt. Sự gia nhiệt trên bếp dụng cụ nấu khô được coi là không bình thường và trong trường hợp này, nhiệt độ nhiệt phân Teflon có thể dễ dàng đạt được. Để đơn giản hóa việc vận hành, một số mẫu bếp từ Teflon được trang bị các chỉ báo nhiệt độ trực quan. Nói chung, hãy sử dụng dụng cụ nấu nướng Teflon đúng cách!

shutterstock.com

 

Nguy hiểm của các sản phẩm phân hủy Teflon đối với chim

Cấu tạo đặc biệt của hệ thống hô hấp của các loài chim khiến chúng trở nên quá mẫn cảm với các chất độc hại có trong môi trường. Người ta đã chứng minh rằng ngay cả một lượng tối thiểu axit perfluorooctanoic, đi vào cơ thể của một con chim bằng không khí hít vào, sẽ ảnh hưởng đến hệ thống hô hấp của nó, dẫn đến tử vong sau một thời gian (từ vài phút đến hàng chục giờ).

Các loài chim nhỏ nhạy cảm hơn với các chất độc hại, chúng chỉ cần hít phải khói Teflon trong vài giây và tử vong xảy ra trong vòng 24 giờ sau đó. Có rất nhiều báo cáo về cái chết của gia cầm (ví dụ, vẹt) do khói của chảo Teflon không được giám sát và quá nóng trên nhiệt độ an toàn.

 

Thú vị về teflon

 

Chảo Teflon có nguy hiểm không?