聚四氟乙烯的表面接枝改性研究开题报告
无机陶瓷颗粒改性聚四氟乙烯基复合涂层的制备和性能研究的开题报告
无机陶瓷颗粒改性聚四氟乙烯基复合涂层的制备和性能研
究的开题报告
一、选题的背景与意义
无机陶瓷颗粒是一种优良的添加剂，在改性聚四氟乙烯基复合涂层中具有很好的增韧、增强、耐磨损、耐腐蚀等性能，但是由于其表面活性低，难以与聚四氟乙烯基复合涂料均匀分散，因此制备高性能的复合涂层仍然面临一定的挑战。
本课题拟通过调整无机陶瓷颗粒表面的疏水性和分散性，改善无机颗粒与聚四氟乙烯基复合涂料的相容性，制备出具有优异性能的无机颗粒改性聚四氟乙烯基复合涂层。
二、选题的主要研究内容
1. 综述目前无机陶瓷颗粒与聚四氟乙烯基复合涂料的相容性研究进展。
2. 通过改变无机颗粒表面的化学结构、引入亲水基团等方法，调控无机颗粒表面的疏水性和分散性。
3. 制备不同配比和表面改性的无机颗粒改性聚四氟乙烯基复合涂层，并采用扫描电镜、热重分析、拉伸试验等方法对复合涂层的力学性能、热稳定性能和耐腐蚀性能等进行研究。
三、选题的预期目标
1.成功制备出具有优异性能的无机颗粒改性聚四氟乙烯基复合涂层。
2.优化无机颗粒改性聚四氟乙烯基复合涂层的配比及制备工艺。
3.深入探究无机颗粒改性对聚四氟乙烯基复合涂层的力学及耐腐蚀性能的影响机理，为进一步提高无机颗粒与聚四氟乙烯基复合涂料的相容性提供理论依据。
四、研究的重要意义
1. 为提高聚四氟乙烯基复合涂层的力学性能、热稳定性能，拓宽其应用领域提供新思路和新方案。
2. 深入探究无机颗粒改性对聚四氟乙烯基复合涂层的影响机理，为无机颗粒与聚四氟乙烯基复合涂料的相容性研究提供理论参考。
3. 拓展无机陶瓷颗粒在涂料领域的应用，促进涂料行业的发展。
环境友好的改性PTFE对塑料防滴落和摩擦学性能的影响的开题报告
环境友好的改性PTFE对塑料防滴落和摩擦学性能的影响的开题报告一、背景与意义PTFE（聚四氟乙烯）是一种非常重要的聚合物，具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损等优良性能，在机械、化工、航空航天等领域广泛应用。
但PTFE在一些方面存在一些不足，比如常常过于软化，增加摩擦系数，易产生静电等。
改性PTFE通过改变PTFE分子结构、添加化学药剂等方式，使其在保留原有优良性能的同时，具备了新的性能和应用价值。
例如，环境友好的改性PTFE在抗黏附、耐高温、耐腐蚀和防滴落等方面具有独特的优势，可以应用于食品包装、装饰、石油化工等行业中。
防滴落在塑料产品中是一项重要的技术需求，可以有效减少产品在工业生产和物流过程中的损失。
此外，在许多领域，低摩擦系数也是非常重要的性能要求，能够减少能源消耗，提高工作效率。
因此，研究环境友好的改性PTFE对塑料防滴落和摩擦学性能的影响，对于推动材料科学与工程领域中的技术进步和产业发展具有重要的理论和实践价值。
二、研究内容本次研究的主要内容是通过改性PTFE对塑料防滴落和摩擦学性能进行研究分析。
具体的研究内容包括：1. 制造不同配方环境友好的改性PTFE材料；2. 将改性PTFE与塑料材料进行混合制备复合材料；3. 对制备的复合材料进行物理性能测试，包括表面张力测试、接触角测试、拉伸测试等；4. 对复合材料进行滴落实验，观察并比较防滴落效果；5. 对复合材料进行摩擦系数测试，分析防滑性能，探究改性PTFE对塑料摩擦学性能的影响。
三、研究意义和应用价值本次研究主要的意义在于探究环境友好的改性PTFE对塑料材料防滴落和摩擦学性能的影响，并为实现材料新技术的产业化提供技术支持。
比如，在食品包装领域，研究改性PTFE对塑料防滴落的影响，可以有效地减少食品包装过程中的漏液现象，保证食品安全、卫生。
在石油化工领域，改性PTFE的应用可以提高管道输送的效率和安全性。
此外，本次研究也可以促进化学材料的改性与加工技术的发展，从而更好地满足工业生产和民生需求。
聚四氟乙烯的改性及应用研究
聚四氟乙烯的改性及应用研究摘要：聚四氟乙烯为高分子化合物，化学性能稳定，耐腐蚀效果强，密封性好，且有较高的润滑不粘性，同时在电绝缘性和抗老化能力方面表现优异，也正因如此聚四氟乙烯在工程塑料领域中被广泛应用。
本文深入探索与分析聚四氟乙烯的改性及应用，希望能够对当前聚四氟乙烯的应用领域拓展提供必要的参考。
关键词：聚四氟乙烯；改性；应用引言：聚四氟乙烯（PTFE）于1936年发明，随后被投入到工业化生产之中，聚四氟乙烯性质优良，被广泛应用于航空、化工、电子、机械、医药等工业领域中，同时也逐渐深入到人民群众的日常生活中。
为了进一步提高聚四氟乙烯复合改性技术的研究水平，本文针对聚四氟乙烯的改性及应用进行深入的研究与分析，希望能够有效推动聚四氟乙烯改性技术的发展和进步。
1 聚四氟乙烯改性分析1.1 表面改性分析由于聚四氟乙烯的分子链结构呈现对称性，同时也体现出电中性，使得材料的表面张力较低，仅仅为19mN/m左右，表面低张力也限制了聚四氟乙烯与其它材料之间的复合性应用，特别是聚四氟乙烯薄膜与其它骨架材料的粘结效果相对较差，因此需要对基于四氟乙烯材料进行表面改性，以进一步焕发材料表面活性。
在实施表面改性时可以提前做好预处理，让聚四氟乙烯材料表面进行去氟处理之后接枝聚合物，以进一步提高表面的粘接性。
此外也可以在聚四氟乙烯材料表面包裹张力较高、粘接性更好的聚合物，让聚四氟乙烯材料与其他材料之间的粘接效果更强。
在实施表面改性技术时，可以综合应用钠-萘络合物化学改性、高温熔融改性技术等方法，此种方法最基本的思路在于对聚四氟乙烯材料引入极性基团，以进一步增加材料的结合力或单纯消除聚四氟乙烯相对年轻向角落的界面层已形成，粘接效果更强的表面层，在不同类型的表面改性技术中钠-萘络合物化合物改性方法，操作水平和操作工艺更加简单，投入成本较低，但是改性效果更好，也正如此，该技术成为了对聚四氟乙烯材料进行改性的经典方法之一。
除了此类化学方法以外，也可以应用物理化处理方法对聚四氟乙烯材料表面进行改性，例如可以应用离子束注入技术等对聚四氟乙烯表面进行改性，随后开展接枝处理。
聚四氟乙烯表面改性及粘接
聚四氟乙烯表面改性及粘接收稿日期：2013-06-17分析了聚四氟乙烯难粘的原因，综述了PTFE表面的化学改性法、高能辐射接枝法、高温熔融法、ArF激光辐射改性、离子束注入改性法和等离子体处理法，介绍了常用表面改性剂和几种新型胶粘剂。
展望了解决聚四氟乙烯材料粘接难题的研发方向。
关键字：聚四氟乙烯（PTFE）；表面改性；粘接性能；胶粘剂聚四氟乙烯（PTFE）具有宽广的使用温度，优异的化学稳定性、电绝缘性、自润滑性、耐老化性等性能，已广泛应用于航空航天、石油化工、电子电器等诸多领域[1]。
但由于聚四氟乙烯材料表面润湿性差，不易粘接，从而限制了其在某些特殊场合的使用。
1 PTFE难粘的原因关于聚四氟乙烯难粘性的原因，粘接理论能够从不同角度给出解释[2]：①吸附理论认为，胶粘剂粘附是来自界面上分子的作用力，包括偶极力、诱导力和色散力，聚四氟乙烯是非极性高分子，其表面只能形成较弱的色散力，因而粘附性能较差。
②扩散理论认为，由于PTFE的结晶度大，化学稳定性好，它的溶胀和溶解都比非结晶高分子困难，当与溶剂型胶粘剂粘接时，很难发生高聚物分子链的扩散和相互缠结，不能形成很强的粘附力。
③表面自由能理论认为，由于PTFE的表面能特别低，水对其接触角为114°[3]，是所有材料中最大的。
对粘接来说，润湿接触是粘接的首要条件，接触角越大，润湿能力就差，因而胶粘剂不能很好地粘附在PTFE上。
④配位键理论认为，聚四氟乙烯的大分子只具有单纯的给电子能力，对那些大多数也只具有单纯的给电子能力而接受电子能力很弱的粘合剂具有很强的排斥性，难以同这些物质在界面上生成配位键而产生有效的粘附作用。
为了使PTFE更容易粘接从而获得更广泛的应用，必须对它的表面进行改性，以提高其粘合性能，另一方面，应致力于合成新型胶粘剂。
2 表面改性方法2.1 化学改性法PTFE经过化学品处理可以改善其表面活性，这些化学品包括钠-萘四氢呋喃溶液、金属钠的氨溶液、碱金属汞齐液等[4]。
聚四氟乙烯接枝GMA的反应研究
聚四氟乙烯接枝GMA的反应研究张冬娜;寇开昌;侯梅;高攀;吴广磊【摘要】使用叔丁基锂(t-BuLi)与乙二胺(EDA)的混合溶液活化聚四氟乙烯(PTFE),并在活化的PTFE上接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA).使用傅立叶红外吸收光谱(FTIR)对活化与接枝后的PTFE进行了分析,结果表明:本工艺成功将GMA接枝到PTFE上.通过扫描电子显微镜(SEM)观察了接枝表面,使用TGA法测定接枝聚合物的接枝率达到5.83％.最后研究了接枝反应时间和温度对PTFE-g-GMA接枝率的影响.结果表明,接枝率随着反应时间的延长逐渐增加,反应时间超过8h后基本恒定；在70℃反应时接枝率出现最大值.%Polytetrafluoroethylene ( PTFE) was activated with the mixture solution of tert-Butyllithium (t-BuLi) and ethylenediamine ( EDA) , and grafted GMA onto the PTFE. The chemical structure of activated and grafted PTFE was analyzed by using FTIR. It shows that GMA was successfully grafted onto the PTFE. SEM was used to observe the surface morphology of grafted PTFE. The grafting ratio of 5. 83% was achieved, which was measured by TGA. The effect of reaction time and temperature for the grafting ratio was studied finally. The grafting ratiowas increased with the elongation of reactive time, and basically constant after 8h. The grafting ratio reaches its maximum when the reaction temperature is 70℃.【期刊名称】《航空材料学报》【年(卷),期】2012(032)004【总页数】5页(P70-74)【关键词】聚四氟乙烯;甲基丙烯酸缩水甘油酯;接枝;接枝率【作者】张冬娜;寇开昌;侯梅;高攀;吴广磊【作者单位】西北工业大学理学院,西安710129;西北工业大学理学院,西安710129;西北工业大学理学院,西安710129;西北工业大学理学院,西安710129;西北工业大学理学院,西安710129【正文语种】中文【中图分类】T0325.4聚四氟乙烯(PTFE）具有优异的耐热、耐寒、耐化学药品性及自润滑性，并具有特殊的电性能、表面特性和低摩擦系数等特点，已广泛应用于国防、军工、航空航天、汽车、石油化工等许多领域［1，2］。
工程塑料聚四氟乙烯改性研究进展
把咖置于苯乙烯、反丁二烯二酸、甲基丙 烯酸酯等可聚合的单体中。以睨。辐射使单体在 咖表面发生化学接枝聚合。从而在表面形成一
层易于粘接的接枝聚合物。接枝后表面变粗糙，粘 接面积增大．粘接强度提高。这种方法操作简单、 处理时间短、速度快，不需要催化剂、引发剂，可在 常温下反应，接枝率容易控制，非常适合聚四氟乙
Ｐ眦表面发生基团反应．可根据册的不同用
途，选择不同的反应物质进行改性。例如，选择【Ｂ （ｃＨ３）３］作反应物质，改性后的表面是亲油性的，而 选择ＮＨ３、Ｂ２Ｈ６、Ｎ２Ｉｔ，（肼）或Ｈ２０２等作反应物质， 则改性后的表面是亲水性的。用芳香族化合物对
咖改性，可以大大提高其粘接强度，此法的优 点是简便、安全，还可以根据实际需要对唧表
（ＤＢＤｌ改性处理咖的方法，通过ｘＰＳ和ＳＥＭ 发现帆表面产生刻蚀，粗糙度增加，并引入了
极性含氧基因．通过比较发现ＡＧＰＤ的效果优于 ＤＢＤ。处理程度更均匀，处理后与水的接触角下降 值和表面含氧量均高于ＤＢＤ处理法．用ＡＧＰＤ处 理４０ ｓ后接触角最小值为５３。。
１．５
烯和其他氟聚合物表面的改性。但改性后的咖
接枝纤维进行洗脱．证实该纤维对铜离子具有优 异的解吸性能。 卢婷利等１３１采用共辐射接枝技术，在ＰＩ’ＦＥ上 接枝了苯乙烯后对其进行磺化。研究了溶剂种类、 单体浓度、辐射剂量及计量率对接枝反应的影响。 结果表明单体浓度和辐射剂量是反应的主要影响 因索。同时随着接枝率的增大。ＰｒＦＥ与水的接触 角由１０２．４０下降到７５．６。。 １．４低温等离子体表面改性 低温等离子体是指低气压放电（辉光、电晕、高 频、微波）产生的电离气体。在电场作用下，气体中 的自由电子从电场中获得能量成为高能电子。这 此高能量电子与气体中的原子、分子碰撞，如果电 子的能量大于分子或原子的激发能。就能产生激
聚四氟乙烯改性现状及研究进展
综述CHINA SYNTHETIC RESIN AND PLASTICS合 成 树 脂 及 塑 料 ， 2022， 39（4）： 70随着现代科技的飞速发展，对高性能材料的需求日益增加，聚四氟乙烯（PTFE）作为一种性能优良的工程塑料，在许多领域具有广泛的应用［1-2］。
PTFE是由单体四氟乙烯聚合而成［3］，分子结构为一种螺旋构象，即C—C骨架全部被周围的F原子包裹。
同时由于C—F的键能很高不易断裂，使PTFE可以抵抗强酸、强碱、油脂、纯氧化剂和有机溶剂等的腐蚀，但缺点是强度较低，不利于成型加工，机械磨损率高，特别是在受外力作用下会产生严重的蠕变现象，极大地限制了PTFE 的应用。
因此对PTFE的改性显得尤为重要［2］。
目前，PTFE的改性方法主要有表面改性、填充改性和共混改性。
本文详细阐述了PTFE改性的几种方法，并研究了改性方法对PTFE复合材料力学性能、摩擦性能和介电性能的影响。
DOI：10.19825/j.issn.1002-1396.2022.04.15 *1 PTFE的改性1.1 表面改性由于PTFE表面结合能较小，不易与其他化合物和小分子反应，同时其他填料也很难附着在PTFE表面。
采用物理化学法对PTFE表面进行处理，可以在PTFE表面产生反应位点同时提高表面的粗糙程度，改善PTFE表面的疏水性、亲核性和防污性能。
常见的处理方法主要有等离子体处理法、电子辐照处理法、偶联剂处理法［4］。
聚四氟乙烯改性现状及研究进展左 程1，肖 伟2*（1. 江苏扬建集团有限公司 扬州华正建筑工程质量检测有限公司，江苏 扬州 202105；2. 上海工程技术大学 数理与统计学院，上海 201620）摘要：综述了近几年国内外聚四氟乙烯（PTFE）改性的研究进展，并总结了表面改性、填充改性和共混改性的优缺点，着重分析了填料对PTFE力学性能、摩擦性能和介电性能的影响。
最后对PTFE改性工艺的发展趋势和前景进行了展望。
聚四氟乙烯膜的表面改性研究进展
以紫外线、激光、伽玛射线、离子束和电子等为辐照源的辐 照技术广泛应用于高分子材料的改性° 结果表明 &辐 照过程改
变了基体的结构、形貌、表面性质和化学成分°许尤一等（8）用 电子束对聚四 氟乙 烯多 孔 膜进行真空 预辐 照° 然后 用 丙烯 （AAc）和4 —苯乙烯磺酸钠（SSS）的二元单体溶液进行单步接 枝，引入了亲水磺酸基团°结果表明，接枝的聚合物层将亲水 性基团引入PTFE膜，提高了多孔膜的亲水性° Nosyahidah Mohd Hidzir等3研究了丙烯酸（AA）和衣康酸（IA）共聚物对 聚四氟乙烯（PTFE）膜的原位辐射接枝改性，增强了其界面结 合性能°结果表明，膜表面被接枝的聚合物覆盖，其疏水性显 著降低，吸水率高°林爱国等（0）用紫外辐照法将经气压辉光放 电（APGD）预处理的PTFE膜接枝上2 —丙烯酰胺一2—甲基 丙基磺酸（AMPS）单体，使得新制备的聚四氟乙烯膜对油田废 水进行了有效的处理和回用。总之，辐照是一种比较简单的聚 四氟乙烯改性方法，尤其是表面活化°然而，接枝和聚合过程 发生在膜的表面，会形成有机层，可能堵塞多孔PTFE膜的孔 隙°
2.1 PTFE膜的化学改性
湿法化学改性具有操作简便、反应条件温和等优点，具有 广泛的应用范围°用于聚四氟乙烯改性的化学溶液包括咲喃 基溶液、钠萘溶液、多巴胺、强酸和强氧化盐（15 19）°湿化学法 在PTFE膜改性中的机理是基于溶液与PTFE之间的反应，如 图2所示°高活性溶剂使C—F键断裂，从而使目标基团取代 F元素的位置°
用受到了极大的限制。为了提高PTFE膜的抗污染性能，使其得到广泛的应用。人们采用了各种改性方法，如化学改性、等离子体辐
照、原子层沉积和高温熔化来表面改性PTFE膜，提高其抗污染性能。本文介绍了近年来聚四氟乙烯膜改性技术的研究进展。讨论了
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科学技术学院毕业设计（论文）开题报告题目：聚四氟乙烯的表面接枝改性研究学科部：专业：班级：学号：姓名：指导教师：填表日期：年月日一、选题的依据及意义：1.1聚四氟乙烯(PTFE)的概述聚四氟乙烯(PTFE)被誉为“塑料王”。
1938年Du Pont公司研究氟烷制冷剂时发现了PTFE,并于1949年实现了工业化生产。
由于其优异的性能,几十年间, PTFE已成为氟树脂中产量最大的一支,并在化工、机械、电气、建筑、医疗等众多领域成为不可缺少的特种材料。
但是由于其蠕变和耐磨性差,有极高的熔体粘度,使它的应用受到一定限制。
为了弥补PTFE 性能上的不足,对PTFE进行改性,开发新型PTFE复合材料,已成为目前PTFE的主要研究和发展方向。
聚四氟乙烯结构式为（CF2CF2）n,在聚四氟乙烯分子中, CF2单元按锯齿形状排列,由于氟原子的范德瓦尔斯半径比氢原子稍大,原子之间范德瓦尔斯作用力较大,产生较强的排斥力,所以相邻的单元不能完全按反式交叉取向,而是形成一个螺旋状的构象,由于氟原子具有合适的原子半径,使每一个氟原子恰好能与间隔的碳原子上的氟原子紧靠,这样的构象使氟原子能包围在碳-碳主链周围,形成一个低表面能的保护层。
氟原子保护着易受侵蚀的碳原子链,使聚四氟乙烯具有各种优异的性能:宽广使用温度,高度的化学稳定性,卓越的电绝缘性,理想的防粘性,优秀的自润滑性,长期的耐大气老化性,良好的不燃性和适中的机械强度等。
目前,聚四氟乙烯材料已广泛应用于航空航天、国防军备、石油化工、电子电器、交通运输、机械、能源、建筑、纺织、食品、医药等诸多领域。
聚四氟乙烯(PTFE)有很多优点：(1)摩擦系数小。
(2)优异的耐老化性能和抗辐射性能。
(3)极佳的化学稳定性。
(4)极小的吸水率(0.001% ~0.005% )。
(5)良好的电性能。
(6)宽广的使用温度。
(7)突出的表面不粘性和良好的自润滑性。
(8)极好的热稳定性。
1.2研究的意义虽然PTFE有诸多的优点,但是由于该材料分子结构高度对称,结晶度高且不含活性基团,导致其表面能很低(19 dyns/cm),表面疏水性极高(与水接触角超过100℃)。
这种极低的表面活性严重影响了PTFE在粘接、印染、生物相容等方面的应用,特别是限制了PTFE薄膜与其他材料的复合[1,2]。
对纯PTFE进行适当的改性,可以提高它的综合性能,并扩大其在各个领域的应用。
目前,PTFE的改性主要采用复合的原则,使其与其它材料相结合,以弥补它自身的缺陷。
改性的方法主要有:表面改性、填充改性、共混改性等。
这次研究采用的是表面接枝改性法。
二、国内外研究现状及发展趋势（含文献综述）：近年来,国内外研究人员通过表面改性处理方法(如化学处理法、高温熔融法、辐射接枝法、准分子激光处理法、等离子体法等)解决了PTFE的粘接问题,并取得了相应的成果。
PTFE具有化学惰性和低表面能,难以和其他材料粘接,因此必须对PTFE材料进行一定的表面改性,以提高其表面活性。
PTFE常用的表面改性技术有:化学处理法由等物质的量的钠和萘在四氢呋喃、乙二醇二甲醚等活性醚中溶解或络合而形成钠-萘处理液,钠-萘处理主要是通过腐蚀液与PTFE发生化学反应,钠先将最外层电子转移到萘的空轨道上,形成阴离子自由基,再与Na+形成离子对;萘基阴离子转移到PTFE上,使其失去氟离子而生成一个中性基团。
进而这些基团重新生成C-C键而交联;或者该基团再次接受一个电子而形成负碳离子,然后与质子溶剂反应生成C-H键;又或者失去氟离子而形成C =C双键[3]。
因此,处理液中的钠可以破坏PTFE表面(或离表面几微米处)的C-F键,夺取F 原子,使其表面脱氟并形成碳化层。
Combellas等[4]利用重氮盐接枝改性PTFE的表面性能,其原理与钠-萘法基本相同。
PTFE表面经打磨、丙酮清洗、烘干后,用Pt电极对PTFE局部表面还原,使之碳化后在N2和Ar气氛下,将试样在硝基苯和溴代苯各半的重氮盐的四氟硼酸盐介质中反应。
结果表明,硝基苯和溴代苯共价交联接枝在PTFE表面,需经磨损才能使之剥离。
Shifang等[5]采用高锰酸钾和硝酸的混合液处理PTFE薄膜,PTFE薄膜的接触角大小受处理时间、处理温度的影响,薄膜在100℃下处理3 h,接触角从(133±3) °降低到(30±4) °,经傅里叶变换衰减全反射红外光谱(A TR-FTIR),X射线光电子能谱(XPS),环境扫描电子显微镜(ESEM),对X射线衍射仪(XRD)进行表征,表明PTFE薄膜的表面形貌和结构发生变化,表面出现了亲水基团C＝O和﹣OH而使薄膜接触角减小。
郑军等用萘钠处理液对PTFE微孔薄膜进行表面改性，结果表明：改性后的PTFE薄膜表明形成了一层粗糙的处理层，薄膜表明的F元素含量明显降低，当处理液为0.4mol/L 时为最佳处理条件，此时薄膜亲水性和粘结性明显改善。
虽然萘-钠络合物化学改性法对PTFE表面的改性效果较好，但其主要缺点是：(1)处理后PTFE表面明显变暗、变黑,影响材料外观;(2)处理后PTFE在高温时的表面电阻率下降,长期暴露在阳光下,材料粘接性能会严重降低;(3)处理过程会产生大量的有害废液,既严重污染环境,又增加企业的处理成本,不符合环保政策。
高温熔融法高温熔融法改性PTFE表面的基本原理[6]是:在高温下,使PTFE表面的结晶形态发生变化,嵌入一些表面能高、易黏合的物质如SiO2、Al粉等。
这样冷却后就会在PTFE 表面形成一层嵌有可黏物质的改性层。
由于易黏物质的分子已进入PTFE表层分子中,破坏它相当于分子间破坏,所以粘接强度很高。
此法的优点是耐候性、耐湿热性比其他方法显著,适于长期户外使用。
不足之处是在高温烧结时PTFE放出一种有毒物质,而且PTFE膜形状不易保持。
付朝霞等[7]采用高温熔融法,在PTFE中加入无机添加剂LW来改善PTFE的粘接性能。
并用硅烷偶联剂对其进行进,PTFE的粘接性能得到进一步提高,当LW的添加量为10 %时,其剥离强度和剪切强度达到最大值。
辐射接枝法把PTFE置于苯乙烯、反丁二烯二酸、甲基丙烯酸酯等可聚合的单体中,以60Co 辐射使单体在PTFE表面发生化学接枝聚合,接枝后的PTFE三维方向均匀长大,形状保持,粘接表面积增大,粘接强度提高。
这种方法具有操作简单、处理时间短、速度快,不需要催化剂、引发剂,可在常温下反应,接枝率容易控制等特点,非常适合PTFE和其他氟聚合物表面的改性。
但改性后的PTFE表面失去原有的光滑感和光泽,PTFE基体在辐射接枝的同时会受到破坏,致使其力学性能明显下降。
韦亚兵等[8]通过紫外光接枝对PTFE薄膜表面进行改性XPS的研究结果表明,PTFE表面在预光照阶段发生C-F键的断裂,产生活性中心;在接枝反应阶段,PTFE表面的C-F键继续受紫外光照射而发生断裂,氟原子进一步脱落而接枝上丙烯酸单体。
付群等[9]采用γ射线预辐照引发接枝的方法,在聚全氟乙丙烯(FEP)上接枝了丙烯酸(AA)和对苯乙烯磺酸钠(SSS),制备了一种含羧酸基团和磺酸基团的接枝膜,FEP膜的亲水性能随接枝率的增加而增加,接枝膜具有一定的湿敏特性,具有应用于电阻型湿度传感器的广阔前景。
高能辐射接枝改性法的主要优点是: (1)操作简便、清洁和快速; (2)接枝率易于控制; (3)无需引发剂和催化剂等。
主要缺点是: (1)改性后的PTFE表面会失去光滑感; (2) PTFE基体在辐射接枝的同时会受到破坏,致使其力学性能明显下降。
准分子激光处理法准分子激光处理法的工作原理是在准分子紫外激光照射下,使溶液中的H+、Al3+、B3+、OH-离子置换PTFE中的氟原子,这样PTFE的光化学性质和亲水性可得到很大改善。
刘爱华等[10]利用波长为248 nm的准分子激光束在不同激光能量密度下照射PTFE材料表面,激光辐照使PTFE表面产生去氟效应,导致表面碳化、分子链的交联以及含氧基团的产生,随着激光能量密度的增加,C =C双键逐渐形成。
这些结构的变化可以导致表面硬度和粘接性增强。
Hopp等[11]对比了ArF激光器和Xe激元灯对PTFE的表面改性,结果表明激元灯比激光器有更多优势,激元灯在处理过程中只需要Xe,且适用大面积试样处理。
2004年,Hopp等[12]用ArF激光器辐射PTFE表面,采用三乙基四胺为改性剂。
经准分子激光器处理PTFE表面后,其水接触角降至30b~37b,与环氧树脂(EP)的粘接强度从0.03 MPa 升至9 MPa。
当激光能量密度大于1 mJ/cm2时,PTFE的接触角、粘接强度、表面形貌变化不明显。
激光处理法的优点是: (1)改性后PTFE表面的耐久性较好; (2)可以根据需要对PTFE表面进行选择性改性,避免了化学改性法的盲目性; (3)具有良好的实用价值。
但是该方法对所使用的激光源要求比较苛刻,需要满足以下条件: (1)激光束的振荡波长必须能够被PTFE所吸收; (2)激光束的光子能量必须大于PTFE中的C-F键能。
等离子体法给物质施加高温或通过加速电子、加速离子等方式给物质提供能量,中性的物质被电离成大量带电粒子(电子、离子)和中性粒子组成的混合状态称为等离子体。
等离子体整体呈电中性,它是除固态、液态、气态外的物质第四种状态。
在所产生的等离子体中,当电子温度与离子温度及气体温度相等时,该等离子体称为平衡等离子体或高温等离子体;当电子温度远高于离子温度和气体温度时,该等离子体为非平衡等离子体或低温等离子体。
目前,用于材料表面改性的主要是低温等离子体。
在材料表面改性中,主要是利用低温等离子体轰击材料表面,使材料表面分子的化学键被打开,并与等离子体中的自由基结合,在材料表面形成极性基团。
由于表面增加了大量的极性基团,从而能显著地提高材料表面的粘接性能、印刷性能、染色性能等。
低温等离子体的能量一般为几到几十电子伏特(电子0~20 eV,离子0~2 eV,亚稳态离子0~20 eV,紫外光/可见光3~40 eV),而PTFE中C-F键键能为4. 4 eV,C-C键键能为3. 4 eV。
由此可见,低温等离子体的能量高于这些化学键的能量,足以使PTFE表面的分子键断裂,发生刻蚀、交联、接枝等一系列物理化学反应。
与传统表面处理方法相比,低温等离子体表面改性具有以下明显优点:(1)处理温度低,处理时间短,节约能耗,可缩短工艺流程;(2)处理过程中不使用酸碱等化工原料,避免了高温潮湿的生产环境;(3)处理深度仅为数百埃到几纳米,不影响基体的固有性质;(4)处理过程属于干法处理,可大幅降低水资源消耗,对节约水资源有重要的社会经济意义;(5)处理过程中无三废排放,既保护了环境,又节约了企业的治污费用,符合国家的环保政策;(6)可采用不同的气体介质进行处理,对材料最终的表面化学结构和性质有较好的可控性。