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在这份报告中,流体密封协会解释说,并不是这一类中的所有化学品都是危险的,即聚四氟乙烯。

最近,全球广泛关注一类被称为全氟烷基物质(PFAS)的含氟化学品。PFAS是一种具有碳氟基结构的材料,这一定义涵盖了数千种不同的化学物质。

图1:筒式机械密封(图片由流体密封协会提供)
图1:筒式机械密封(图片由流体密封协会提供)

全氟辛烷磺酸(PFOA)和全氟辛烷磺酸(PFOS)这两种全氟辛烷磺酸已被美国环境保护署(EPA)和其他监管机构确定为在饮用水供应中发现的潜在有害化学品。

其他被广泛定义为PFAS的化学物质往往被错误地认为是危险的,因为它们与这两种化学物质有关。相反,相当多的其他PFAS被认为是安全和无害的,它们在广泛的工业应用中是不可替代的,如发电、石油和天然气生产、化工生产、采矿和水系统,以及在许多其他领域的应用,如医药、航空航天和半导体。

一些立法者和倡导者建议完全禁止所有PFAS,这将不必要地产生无数的新问题(你用什么代替这些材料?),同时试图解决目前集中在一小部分化学品上的问题,这一庞大的化学品群体。这将是一个令人遗憾的把婴儿连同洗澡水一起倒掉的例子。

作为代表美洲大多数流体密封设备制造商的贸易协会,流体密封协会及其在欧洲密封协会的合作伙伴致力于教育全球所有相关方关于密封设备的功能和正确使用。

图2:ptfe衬里的伸缩缝
图2:ptfe衬里的伸缩缝

流体密封协会最近关注的一个领域是PFAS,因为它涉及世界上最有效的高性能密封材料之一:聚四氟乙烯(PTFE)。因为它有碳氟键,这种材料根据定义也被认为是PFAS材料;然而,它是一种完全惰性和安全的材料。

什么是聚四氟乙烯和为什么它是有用的?

上世纪初,通过应用量子力学、化学和物理学的最新发现,人们在含氟聚合物等人造化合物方面取得了许多新进展。科学家们试图创造一种新的材料,这种材料更坚固、惰性、热稳定性和物理稳定性好,而且不会与其他材料发生反应。这些材料将延长日常产品的使用寿命,而不会随着时间的推移而因腐蚀和化学攻击而分解。

其中一些创新始于莱纳斯·鲍林,他获得了1954年的诺贝尔化学奖和1962年的诺贝尔和平奖。他创造了许多科学上的第一,包括1932年他的电负性工作,建立了一个关于元素键强度的尺度。

图3:聚四氟乙烯化学配方
图3:聚四氟乙烯化学配方

在这项工作中,人们首次注意到,与所有元素相比,氟具有最高的键强度之一,科学家们利用这一发现努力创造出能够承受恶劣环境的材料。

聚四氟乙烯(图3)是一种含氟聚合物和由许多碳原子和氟原子组成的分子链。第二次世界大战期间,它被用作运输六氟化铀的设备中的密封装置。这种超级物质对核聚变的发展至关重要,被描述为具有
约瑟夫·h·西蒙斯博士的“钻石心和犀牛皮”,他在宾夕法尼亚州立大学期间开发了用于制造聚四氟乙烯的电化学氟化工艺。

这种令人难以置信的材料被证明可以抵抗许多化学物质的攻击,具有热稳定性,具有固体人造材料中最低的摩擦系数之一,并且对自然酶降解表现出优异的抗性。由于这些原因,聚四氟乙烯在许多行业中仍然是一种最高的和不可替代的材料。

图4:聚四氟乙烯垫圈
图4:聚四氟乙烯垫圈

作为一种密封材料,聚四氟乙烯具有不同于其他材料的性能。它被广泛应用于各种密封装置中,如用于密封法兰管道系统的垫片(图4),用于密封阀门的压缩填料(图5)以及用于管道系统的各种膨胀接头。用于泵、搅拌器和混合器的机械密封使用聚四氟乙烯垫圈BETVICTOR体育官网以及氟弹性体o形环。PTFE几乎不受所有化学物质的影响,这意味着它可以安全地应用于广泛的应用领域。

这种耐化学性降低了在危险介质中不当选择材料的风险,从而最大限度地降低了暴露于工厂人员的风险。聚四氟乙烯还可以处理广泛的温度范围(通常高达500华氏度或260摄氏度),因此,它在许多工业应用中很有用。由于其低摩擦系数,PTFE有助于最大限度地减少旋转设备的功率消耗,并在工业系统中产生控制系统的效率和可操作性。

在法律要求低挥发性有机化合物排放的应用中,PTFE也是性能最好的材料。聚四氟乙烯密封装置应用于食品制备,制药和饮用水的应用,它一直是唯一的材料被认为是安全和有效的许多关键应用。在许多情况下,没有具有相同功能的替代材料可用。

图5:聚四氟乙烯包装
图5:聚四氟乙烯包装

聚四氟乙烯的不可缺少的用途不应被集中于全氟辛烷磺酸和全氟辛烷磺酸的监管活动网所捕获。PTFE不是PFOA或PFOS。几年前,PFOA在聚四氟乙烯的生产中被用作助剂,但今天在美国制造的聚四氟乙烯中,它并不是有意使用或添加的材料。2006年,EPA创建了一项管理计划,与PFAS行业的八家主要公司合作,在2010年之前将PFOA从设施排放和产品含量中减少95%,并在2015年之前从排放和产品含量中消除PFOA。

所有八家公司都实现了这一目标,开发并使用了更新的技术来取代它。根据美国环保署的说法,“作为PFOA管理计划的一部分,PFOA的制造和进口也已在美国逐步淘汰。”1

如上所述,有数千种化学物质属于PFAS的一般定义。确切的数字有点难以确定,因为PFAS的定义不同,这取决于用户使用的语言。这个数字在4700到10,000或更多的化学物质之间变化。当数千种PFAS化学品具有广泛的用途和特性时,将它们相同地处理是没有意义的。将聚四氟乙烯(PTFE)等惰性安全材料与PFOA等令人担忧的化学物质混为一谈是一种过于笼统的做法。一个更合乎逻辑的方法是把重点放在化学物质的分类上。

聚四氟乙烯和相关含氟聚合物和含氟弹性体不应被视为与PFOA等所关注的PFAS属于同一分类。所有PFAS都是不同的,需要注意不要互换使用PFAS、PFOA和PTFE等术语。

聚四氟乙烯在现代社会的各个方面仍然是一种不可或缺的安全化合物。流体密封协会同意使用基于科学的方法来管理可能有害的化学品,如全氟辛烷磺酸和全氟辛烷磺酸。立法者和监管机构应避免对大型PFAS化学品家族做出过于宽泛的决定,并将重点放在基于科学的关注化学品上。

我们协会赞成将PTFE用于工业用途,类似于将PTFE用于医疗用途,以帮助确保使用PTFE产品的重要部门(医疗、航空航天、能源、电信和基础设施)不会受到不必要的影响。仅举一个例子,密封系统中PTFE的损失将导致工人安全、能源效率和制造产量的降低。让我们留下孩子,把洗澡水扔掉吧。

参考文献

事实说明:2010/2015年PFOA管理计划|美国环保署

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