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andy562562

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专业: 高分子材料结构与性能

[交流] 聚四氟乙烯（PTFE）表面改性

聚四氟乙烯（PTFE）表面改性
1.PTFE性能的结构剖析：
在PTFE中，氟原子取代了聚乙烯中的氢原子，由于氟原子的半径（0.064nm）大于氢原子的半径（0.028nm），使得碳-碳链由聚乙烯的平面的、充分伸展的曲折构象渐渐扭转到PTFE的螺旋构象。该螺旋构象正好包围在PTFE易受化学侵袭的碳链骨架外，形成了一个紧密的完全“氟代”的保护层，使PTFE主链不受外界任何试剂的侵袭，使PTFE具有其他材料无法比拟的耐溶剂性、化学稳定性以及低的内聚能密度；同时，碳-氟键极牢固，其键能达460.2kJ/mol，远比碳氢键（410 kJ/mol）和碳-碳键（372 kJ/mol）高，这使PTFE具有较好的热稳定性和化学惰性。另外氟原子的电负性极大，加之四氟乙烯单体具有完美的对称性而使PTFE分子间的吸引力和表面能低，从而使PTFE具有极低的表面摩擦系数和低温时较好的延展性；同时也使PTFE的耐蠕变性能较差，容易出现冷流现象。PTFE的无分支对称主链结构也使其具有高度的结晶性，所以加工比较困难。
2. 聚四氟乙烯表面改性方法：
2.1还原剂法（钠-萘溶液置换法）
目前已知的各种改性方法中效果较好、应用较广泛的是钠-萘溶液置换法。
其原理为：Na将最外层电子转移到萘的空轨道上，形成了阴离子自由基；再与Na+形成离子对，释放出大量的共振能，生成了深绿色金属有机化合物的混合溶液。这些化合物的反应活性很高，与PTFE接触时，钠能破坏C-F键，扯掉了PTFE表面的部分氟原子，表面留下了碳化层和—CH、—CO、C=C、—COOH等基极性团；碳化层的深度约0.05~1μm左右，PTFE的表面张力由18.5×10-3N/m，表面具有较高的表面能。
除钠-萘四氢呋喃腐蚀液外，钠-联苯二氧六环、钠-萘乙二醇二甲醚等处理液也有良好的效果。
2.2高温熔融法
此法的优点是耐候性、耐湿热性比其它方法显著，适于长期户外使用；不足之处在于高温烧结时PTFE会放出一种有毒物质，且PTFE膜形状不易保持。
2.3等离子体处理
Badey J P等用微波等离子体顺流处理PTFE，对其进行表面改性。用O2/N2或O2处理PTFE，表面不发生改性；用NN3等离子体处理，则PTFE表面极性成分增加、亲水性增加。
2.4激光辐射法
它在材料加工中具有许多优点，是其它表面处理技术难以比拟的：①能量传递方便，可以对被处理工件表面有选择的局部强化；②能量作用集中，加工时间短，热影响区小，激光处理后，工件变形小；③处理表面形状复杂的工件，而且容易实现自动化生产；④改性效果更显著：速度快、效率高、成本低；⑤通常只能处理一些薄板金属，不适宜处理较厚的板材；⑥由于激光对人眼的伤害性，影响工作人员的安全，因此要致力于发展安全设施。
此方法的步骤为：把PTFE膜置于苯乙烯、反丁烯二酸、甲基丙烯酸酯等可聚合的单体中，以Co60辐射，使单体在PTFE膜表面形成一层易于粘接的接枝聚合物。接枝后的PTFE在三维方向均匀长大、形状保持，但失去原来的光泽和润滑感；表面粗糙程度随接枝量的增加而增大，但表面不变色，且在潮湿环境下表面电阻也不变化。
2.5硅酸活化法
多孔PTFE用SiX4处理后，再经水解，可以达到使PTFE表面活化的目的，这就是“硅酸改性法”。
优点：传统的改性方法会改变PTFE的化学结构，从而不同程度的影响了PTFE的固有结构；而这一改性方法既不会改变PTFE的化学结构，又能达到使其表面活化的目的。
2.6力化学处理法

[ Last edited by yahoohoo on 2007-6-6 at 18:37 ]

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