【元素家族——連載68】氟化工（四）含氟化合物，先進還是毒藥

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上一章節里，我們實在不能一一列舉聚四氟乙烯的用途，因為實在太廣了。

聚四氟乙烯其超強的性能主要取決於它的化學結構，在它的結構中，只有碳碳鍵和氟碳鍵。我們知道碳碳鍵很強，氟碳鍵則更強，是已知的最強鍵，確保了氟碳化合物的穩定性。這種穩定性我們可以擴展用到其他地方，比如表面活性劑。

【全氟辛基磺酸結構圖，巨大的氟原子妥妥的包裹著裡面的碳原子。】

我們知道，含碳表面活性劑之所以能體現出超低的表面張力，乃是因為甲基的表面張力超低，有機硅表面活性劑的表面張力更低，實際是因為硅氧鍵的柔韌性，所以能將更多的甲基朝向外面。所以，有機硅的性能並沒有起到革命性的提升。

而含氟表面活性劑完全不一樣，氟是電負性最強的元素，電子在氟化合物的腦子裡，就是「你的就是我的，我的還是我的」，使得氟原子非常難以被極化，氟碳鏈極性比碳氫鏈小。因此，含氟表面活性劑各分子之間的范德華力很弱，這使得它的表面張力尤其低。一般含碳表面活性劑的表面張力達到30，有機硅最低可以達到21，而含氟表面活性劑最低可以達到15。

【3M也是一家偉大的創新公司。】

1949年，美國3M公司合成了一種新型化合物：全氟辛基磺酸（PFOS），並用於他們的品牌：斯科奇嘉德防油防水劑（Scotchgard），一時間紅遍全美。使用了Scotchgard防水劑的服裝表面可以產生「荷葉效應」，不沾水也不沾油，水滴或者油滴在處理後的服裝上面，就好像露珠在荷葉上一樣。從此含氟表面活性劑開始成為各個追求創新的化學公司研發的焦點。

【在織物等基材上產生荷葉效應，是含氟表面活性劑的亮點。】

1999年，美國環境保護署開始對PFOS的毒性展開調查，原來，這些含氟表面活性劑持久性極強，是最難分解的有機污染物之一，在濃硫酸中煮一小時也不分解。它們很容易在動物體內沉積，據美國環保署、歐洲、日本及我國研究機構的研究結果表明：PFOS及其衍生物通過呼吸道吸入和飲用水、食物的攝入等途徑，而很難被生物體排出，尤其最終富集於人體、生物體中的血、肝、腎、腦中。看來太穩定的東西也不好啊。

【鳥類的不同器官中已經出現PFOS、PFOA等含氟物的沉積。】

2000年，3M公司和幾家美國公司宣布停產PFOS、PFOA等含氟產品，現在這些含氟類產品還在世界範圍內生產，主要生產地是咱們中國。

【歐美髮達國家現在似乎有點精神過敏，凡是有可能對人體產生傷害的，一律禁止。這是審慎的態度還是喪失了一些發展機會，值得思考。】

看起來氟化工的名聲不太好，雖然有很多的新發明，但是幾乎是出來一個被槍斃一個，氟利昂、PFOS姑且不論，就連不粘鍋也受到了質疑。這其中有一些是誤解，有一些是真正對環境的破壞。我要說，這是人類發展的必經階段，還是那句話，我們不可能回到過去了，發展中遇到的問題只能用繼續發展來解決。當然，總結過往的經驗是必要的。

其實，氟化學品已經在更多的領域發揮著重要作用呢，它們就在我們身邊。

【新能源汽車的出現對鋰電池提出了更高的要求，六氟磷酸鋰電解液目前很火爆。】

【因為含氟化學品特別穩定，並且可以降低液晶的粘度，平板電腦、手機、電視機、電腦的液晶顯示器里都有含氟化學品。】

【諾氟沙星，又稱氟哌酸，治療各種炎症。】

【氟西汀，又一種含氟藥物，用於治療抑鬱症。】

【百分之三十的農藥都含氟，氟元素可以增加農藥的耐久性、滲透性，含氟農藥還具有高度的選擇性，是接下來的開發重點。】

【將氟元素引入橡膠，這就是氟橡膠。氟可以提高橡膠的耐熱性、抗氧化性、耐油性、耐腐蝕性和耐候性。】

我國的氟化工在過去十幾年裡發展非常迅速，產品產能已經超過600萬噸/年，產量佔全球近55%，銷售額佔全球約33%。但是問題也很大，一方面出現了產能過剩，氟化氫和氟化鋁等產品表觀消費量甚至不足產能規模的一半；另一方面，我國的氟化工還是聚焦在生產低端的基礎原材料，高端新興產品匱乏，因此附加值不高；更潛在的危機是，發達國家禁止生產的氟化學品，我們仍然在繼續生產，相關法律法規嚴重跟不上，因為我們知道，這些產品是遲早要被禁用的。

【氟化工基本的結構圖。】

我國的氟化工發展如此迅速，主要是依託我國浙江省的螢石資源，前面我們提到過這個段子：「世界螢石在中國，中國螢石在浙江，浙江螢石在金華，金華螢石在武義。」

現在我們認識到，正是這些「似乎」隨處可見的螢石資源，導致我們的氟化工項目蜂擁而上，造成了產能過剩。我們還發現，全球範圍內，螢石是一種稀缺資源，一些發達國家早已停止開採螢石礦。所幸的是，現在浙江省已經禁止開採螢石礦。

我們希望，我們的開發是一種有序的健康的發展。雖說市場是個好東西，可以自由調控。但是，新建設-市場淘汰-再建設，這個過程中又有多少的資源浪費呢？

【幾年前，大家都認為這是個黃金產業，因此造成了產能過剩。類似的例子還有很多。】

文末，推薦一下我的公眾號：理性邊界。《元素家族》系列文章已經寫到鉑系元素，歷經200多篇，在公眾號里全系列連載。但知乎上均為審閱版本，公眾號里為原始版本，希望大家多多指點。

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