Polytetrafluorethylen

Teflon ist der Handelsname der Firma Du Pont für eine Reihe von fluorhaltigen Kunststoffen. Im allgemeinen Sprachgebrauch wird mit Teflon der Kunststoff Polytetrafluorethylen (PTFE) bezeichnet. Der weitere Artikel beschäftigt sich daher nur mit PTFE. Weitere Handelsnamen anderer Hersteller von PTFE sind Hostaflon, Fluon, Algoflon und Polyflon.

Herstellung

Teflon wird aus Chloroform CHCl₃ durch partielle Fluoridierung hergestellt, wobei zunächst Chlorfluormethan CHClF₂ und Tetrafluorethylen C₂F₄ erzeugt werden. SbCl₄F dient dabei als Katalysator.

CHCl₃ + 2 HF → CHClF₂ + 2 HCl
2 CHClF₂ → C₂F₄ + 2 HCl

Tetrafluorethylen wird anschließend einer radikalischen Polymerisation unter Druck unterzogen. Je nach Bedingungen ergeben sich unterschiedliche Molekül- und Partikelgrößen:

n C₂F₄ → -[CF₂]_n/2-

Strukturformel von PTFE:

     F F F F F
     | | | | |
··· -C-C-C-C-C- ···
     | | | | |
     F F F F F

Eigenschaften

Teflon zeichnet sich durch mehrere Besonderheiten aus:

Teflon ist sehr reaktionsträge. Selbst aggressive Säuren wie Königswasser können Teflon nicht angreifen. Der Grund liegt in der besonders starken Bindung zwischen den Kohlenstoff- und den Fluoratomen, da Fluor das Element mit der stärksten Elektronegativität ist. So gelingt es vielen Substanzen nicht, die Bindungen aufzubrechen und mit Teflon chemisch zu reagieren.
Teflon hat einen sehr geringen Reibungskoeffizienten. Teflon rutscht auf Teflon ähnlich gut wie nasses Eis auf nassem Eis. Außerdem ist die Haftreibung genau so groß wie die Gleitreibung, so dass der Übergang vom Stillstand zur Bewegung ohne Ruckeln stattfindet.
An Teflon bleibt so gut wie nichts haften.

Anwendungen

Die bekannteste Anwendung ist sicherlich die Anti-Haft-Beschichtung in Pfannen und Töpfen. Die berühmte Frage "Wenn nichts an Teflon haftet, wie haftet es dann an der Pfanne?" ist leicht zu beantworten: Das Metall der Pfanne wird aufgeraut, z.B. mechanisch durch Sandstrahlen oder chemisch durch Säuren. Danach wird das Teflon mit Druck aufgetragen und so von den zahllosen kleinen Unebenheiten der Pfanne festgehalten.
In hauchdünnen Schichten findet Teflon als Gore-Tex Verwendung, einer Membran mit feinsten Poren, die groß genug sind, um Wasserdampf durchzulassen, nicht aber Wasser in flüssiger Form. Daraus kann wasser- und winddichte Bekleidung hergestellt werden, die trotzdem die Hautfeuchtigkeit nach außen abgeben kann.
Wegen seiner chemischen Trägheit wird Teflon als Beschichtung dort eingesetzt, wo aggressive Chemikalien vorkommen. Schon bei Aufbereitung von Uran für die ersten Atombomben (Manhattan-Projekt) wurde das sehr reaktionsfreudige Uranhexafluorid in Teflon-beschichteten Gefäßen aufbewahrt.
Durch seine geringe Reibung ist Teflon als Beschichtung für Lager und Dichtungen interessant.
In der Medizin wird Teflon z.B. bei Implantaten verwendet. Zum einen sorgt seine chemische Beständigkeit für eine lange Lebensdauer und gute Verträglichkeit, zum anderen verringert die glatte Oberfläche die Entstehung von Blutgerinseln.

Geschichte

Entgegen einer weitläufigen Meinung ist Teflon kein Nebenprodukt der Raumfahrt. Es wurde durch Zufall bereits 1938 von dem Chemiker Roy Plunkett entdeckt, als er auf der Suche nach Kühlmitteln für Kühlschränke mit Tetrafluorethylen (TFE) experimentierte und vergaß, die Flasche mit dem Gas über Nacht im Kühlschrank aufzubewahren. Am nächsten Tag hatte sich das Gas in PTFE umgewandelt. 1941 erhielt Du Pont das Patent auf Teflon.
1954 entwickelte der französische Chemiker Marc Grégoire die Teflon-Beschichtung von Kochgeschirr.