6 avril 1938 – Téflon inventé par Roy J. Plunket

Découverte du téflonTéflon inventé par Roy J. Plunkett 6 avril 1938 : découverte du téflonL’histoire de la science regorge de découvertes fortuites qui peuvent avoir un impact profond sur notre vie quotidienne. Cela inclut la découverte d’un nouveau polymère, plus tard déposé sous le nom de Téflon, par un scientifique américain du nom de Roy J. Plunkett.Né dans l’Ohio en 1910, Plunkett a grandi dans la pauvreté et a fréquenté le Manchester College dans l’Indiana, où son colocataire était le futur lauréat du prix Nobel Paul Flory (honoré pour ses contributions à la théorie des polymères). Comme Flory, Plunkett a ensuite obtenu son doctorat à l’Ohio State University. Sa thèse portait sur le mécanisme de l’oxydation des glucides. En 1936, après avoir obtenu son doctorat, il rejoint EI du Pont de Nemours and Company (maintenant connue sous le nom de DuPont) en tant que chercheur, où il travaillera pour le reste de sa carrière.Les premières recherches de Plunkett au Jackson Laboratory de DuPont dans le New Jersey impliquaient le développement de nouveaux réfrigérants chlorofluorocarbonés, de préférence non toxiques et ininflammables pour remplacer les réfrigérants moins souhaitables comme le dioxyde de soufre et l’ammoniac. Il expérimentait avec du gaz tétrafluoroéthylène (TFE), stocké dans des bidons de 1 kg à des températures propices à la neige carbonique jusqu’à ce qu’ils soient prêts à être chlorés pour les expériences.Le matin du 6 avril 1938, Plunkett demanda à son assistant de recherche, Jack Rebok, de mettre en place leur appareil expérimental avec l’un des cylindres TFE utilisés la veille. En règle générale, lorsque la valve d’une cartouche était ouverte, le gaz s’écoulait sous sa propre pression. Mais cette fois, rien ne s’est passé. Pourtant, le poids de la cartouche n’avait pas changé. Réalisant qu’il ne restait tout simplement plus de gaz dans la bouteille, un Plunkett perplexe la renversa et une poudre blanchâtre tomba sur la paillasse du laboratoire.« Nous en avons gratté avec [un] fil à l’intérieur du cylindre… pour obtenir un peu plus de poudre », se souvient-il plus tard. « Ce que j’ai obtenu de cette façon ne correspondait certainement pas, alors je savais qu’il devait y avoir plus à l’intérieur. » Finalement, les deux hommes ont décidé d’ouvrir le cylindre et ont trouvé encore plus de poudre dans le fond et les côtés inférieurs.Plunkett a souvent dit au public que son éducation et sa formation l’avaient préparé à reconnaître la nouveauté. Il s’est rendu compte que le gaz TFE s’était polymérisé – ce qui n’était pas prévu par la théorie en vigueur à l’époque – en un solide cireux appelé polytétrafluoroéthylène (PTFE), la surface en fer à l’intérieur du récipient agissant comme un catalyseur. Alors qu’il considérait initialement l’expérience comme un échec, le PTFE s’est avéré avoir des propriétés remarquables. Il était résistant à la corrosion et à la chaleur élevée, par exemple, et avait un frottement de surface très faible.« Il a reconnu presque immédiatement que le matériau était différent et qu’il avait du potentiel et DuPont l’a vu aussi », a déclaré la femme de Plunkett, Lois, au New York Times en 1994.Il incombait à d’autres chimistes et ingénieurs de trouver une bonne utilisation pour le PTFE, qui était initialement extrêmement coûteux à produire et ne pouvait pas être facilement façonné. La première application concernait le projet Manhattan, où ses propriétés de résistance à la corrosion se sont avérées utiles comme revêtement sur les vannes et les joints des tuyaux contenant de l’hexafluorure d’uranium hautement réactif à l’usine d’enrichissement d’uranium d’Oak Ridge, Tennessee.La marque Teflon a été enregistrée en 1945 par Kinetic Chemicals, un partenariat DuPont avec General Motors, et produisait bientôt plus de deux millions de livres de PTFE de marque chaque année. Dans les années 1950, les scientifiques avaient inventé des copolymères qui conservaient la plupart des propriétés chimiques et mécaniques souhaitables du PTFE, mais étaient plus facilement moulés ou extrudés, ouvrant ainsi des applications plus pratiques. Tout cela, dans un domaine qui avait été considéré comme mature et relativement inintéressant scientifiquement.En 1954, l’ingénieur français Marc Grigoire invente les premières casseroles antiadhésives revêtues de PTFE (marque : Tefal) sur la suggestion de sa femme. La première batterie de cuisine antiadhésive est apparue aux États-Unis en 1961, introduite par Marion A. Trozzolo, qui avait noté son utilité pour ses outils scientifiques. Des centaines de fabricants du monde entier proposent désormais une version de batterie de cuisine antiadhésive.

Le téflon (poly(tétrafluoroéthène), ptfe) a été découvert par accident bien que l’histoire de sa découverte rappelle l’expression « le hasard favorise l’esprit préparé ». En 1938, Roy Plunkett, 26 ans, travaillait pour DuPont sur des gaz pouvant être utilisés comme réfrigérants dans les réfrigérateurs, dont le tétrafluoroéthène. Le 6 avril, il ouvrit le robinet d’une bouteille contenant environ 1 kg de gaz mais rien n’en sortit. Il a fait ce que beaucoup d’entre nous feraient et a piqué la valve avec un fil, mais en vain. Il a ensuite pesé la bouteille et le poids a indiqué qu’elle était toujours pleine. Quand il a secoué le cylindre, il a secoué. Finalement, il a scié le cylindre pour découvrir qu’il contenait un solide. D’une manière ou d’une autre, les molécules de gaz, qui ont chacune une double liaison carbone-carbone, s’étaient polymérisées. Comme il s’agit d’un polymère d’addition, aucun autre réactif n’est nécessaire. Personne ne semble avoir une explication claire sur ce qui a causé la polymérisation spontanée.Le téflon est chimiquement inerte (car il est saturé et n’a que de fortes liaisons CC et CF) et très glissant. Son utilisation la plus connue est le revêtement de poêles antiadhésives. On dit aussi que le programme spatial américain aurait échoué sans le téflon parce que le matériau a été utilisé pour fabriquer tant de choses, des combinaisons spatiales aux sacs utilisés pour contenir des échantillons de roche lunaire.Au cours du projet Manhattan qui a produit la première bombe atomique, le téflon a été utilisé pour les vannes et les joints qui résisteraient aux attaques chimiques de l’hexafluorure d’uranium hautement réactif. Ce composé a été utilisé pour séparer les isotopes  ²³⁵ U (qui est fissile et peut être utilisé comme combustible) et  ²³⁸ U (qui ne l’est pas) par diffusion gazeuse. L’hexafluorure d’uranium est inhabituel pour un sel métallique car il est volatil, devenant un gaz à 56°C. Le gaz plus léger  ²³⁵ UF ₆ diffuse à travers une barrière poreuse plus rapidement que  ²³⁸ UF ₆ et cela a été utilisé comme base de la méthode de séparation.

Des années 1930 à nos jours, en commençant par le néoprène et le nylon, l’industrie chimique américaine a introduit une corne d’abondance de polymères pour le consommateur.Le téflon, découvert par Roy J. Plunkett au laboratoire Jackson de la société DuPont en 1938, était une invention accidentelle, contrairement à la plupart des autres produits polymères. Mais comme Plunkett l’a souvent dit à des auditoires d’étudiants, son esprit était préparé par l’éducation et la formation à reconnaître la nouveauté.

Éducation et DuPont :  En tant que garçon de ferme pauvre de l’Ohio pendant la Dépression, Plunkett (1910–1994) a fréquenté le Manchester College dans l’Indiana. Son colocataire pendant un certain temps dans ce petit collège était Paul Flory, qui remporterait le prix Nobel de chimie en 1974 pour ses contributions à la théorie des polymères. Comme Flory, Plunkett est allé à l’Ohio State University pour un doctorat, et aussi comme Flory, il a été embauché par DuPont. Contrairement à Flory, Plunkett a fait toute sa carrière chez DuPont.

Découverte du téflon :  La première mission de Plunkett chez DuPont consistait à rechercher de nouveaux réfrigérants chlorofluorocarbonés, alors considérés comme de grandes avancées par rapport aux réfrigérants antérieurs comme le dioxyde de soufre et l’ammoniac, qui empoisonnaient régulièrement les travailleurs de l’industrie alimentaire et les personnes à la maison. Plunkett avait produit cent livres de gaz de tétrafluoroéthylène (TFE) et l’avait stocké dans de petits cylindres à des températures de neige carbonique avant de le chlorer. Lorsque lui et son assistant ont préparé une bouteille pour l’utiliser, aucun gaz n’est sorti – pourtant la bouteille pesait le même poids qu’auparavant. Ils l’ont ouvert et ont trouvé une poudre blanche, que Plunkett a eu la présence d’esprit de caractériser pour des propriétés autres que le potentiel de réfrigération.

Il a découvert que la substance était résistante à la chaleur et chimiquement inerte, et qu’elle avait un frottement de surface très faible, de sorte que la plupart des autres substances n’y adhèreraient pas. Plunkett s’est rendu compte que, contrairement aux prédictions de la science des polymères de l’époque, le TFE s’était polymérisé pour produire cette substance – plus tard appelée Téflon – avec de telles caractéristiques potentiellement utiles. Des chimistes et des ingénieurs du département central de recherche ayant une expérience particulière dans la recherche et le développement de polymères ont approfondi la substance. Pendant ce temps, Plunkett a été transféré à la division plomb tétraéthyle de DuPont, qui a produit l’additif qui pendant de nombreuses années a augmenté les niveaux d’octane de l’essence. Les nombreuses utilisations du téflon :

Au début, il semblait que le téflon était si cher à produire qu’il ne trouverait jamais de marché. Sa première utilisation a été de répondre aux exigences du processus de diffusion gazeuse du projet Manhattan pour les matériaux capables de résister à la corrosion par le fluor ou ses composés (voir Ralph Landau ). Les casseroles et poêles en téflon ont été inventées des années plus tard. L’attribution de la médaille Scott de Philadelphie en 1951 à Plunkett – le premier de nombreux honneurs pour sa découverte – a fourni l’occasion de présenter au public les ustensiles de cuisson en téflon : chaque invité au banquet est rentré chez lui avec un moule à muffins recouvert de téflon.

Découverte du téflon

Un chercheur de la compagnie Du Pont découvre le polytetrafluoroethylène, mieux connu sous le nom de teflon, cette matière plastique dérivée de l’éthylène et du fluor, très résistante aux produits chimiques et à la température. La trouvaille de Roy Plunkett résulte d’une expérience manquée avec des gaz devant servir à la réfrigération. Le 6 avril 1938, Plunkett vérifie un récipient congelé et compressé de 100 livres (45 kg) de tétrafluoroéthylène, utilisé dans la production de réfrigérants. En ouvrant le récipient dans le but d’en prélever une partie pour une chlorination (à l’aide d’acide chlorhydrique), Plunkett s’aperçut que rien n’en sortait. En vérifiant la cause de cela, il s’aperçut qu’une poudre blanche s’était formée et que celle-ci n’adhérait pas au récipient. Le tétrafluoroéthylène du récipient s’était polymérisé en polytétrafluoroéthylène (le Teflon), un solide cireux aux propriétés étonnantes telles la résistance à la corrosion, une faible friction de surface et une grande résistance à la chaleur.Téflon                              En 1938, le chercheur de Du Pont Roy J. Plunkett et son technicien Jack Rebok ont ​​accidentellement découvert le composé chimique polytétrafluoroéthylène (PTFE), commercialisé plus tard sous le nom de téflon. Plunkett faisait des recherches sur les réactions chimiques du gaz perfluoroéthylène afin de synthétiser de nouveaux types de gaz réfrigérants. Rebok a trouvé une bouteille apparemment défectueuse de ce gaz, car aucune pression n’a été trouvée lorsque la vanne a été ouverte, même si le poids de la bouteille était le même que celui des bouteilles pleines. Rebok a suggéré de le scier pour enquêter. À l’intérieur se trouvait une poudre blanche glissante. Plunkett a découvert qu’il avait des propriétés inhabituelles, un merveilleux lubrifiant solide sous forme de poudre, était chimiquement inerte et avait un point de fusion très élevé. Il s’est rendu compte qu’il s’était formé par une polymérisation inattendue. Il a été breveté le 4 février 1941.Roy J. Plunkett (1910-1994)Chimiste américain et inventeur du téflon (le nom de marque DuPont pour le polytétrafluoroéthylène ou PTFE). Sa découverte, alors qu’il travaillait pour DuPont, était accidentelle. Le 6 avril 1938, Plunkett découvrit qu’un réservoir de tétrafluoroéthylène gazeux (CF2CF2) s’était polymérisé en une poudre blanche. Il a été breveté le 4 février 1941. Pendant la Seconde Guerre mondiale, ce nouveau polymère a été appliqué comme revêtement résistant à la corrosion pour protéger les équipements métalliques utilisés dans la production de matières radioactives. DuPont a lancé sa batterie de cuisine antiadhésive revêtue de téflon en 1960.

https://www.sciencehistory.org/historical-profile/roy-j-plunkett

https://www.aps.org/publications/apsnews/202104/history.cfm

https://edu.rsc.org/news/the-discovery-of-teflon/2020492.article

https://todayinsci.com/6/6_26.htm#PlunkettRoy

https://todayinsci.com/4/4_06.htm#event