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聚四氟乙烯(PTFE)表面改性介绍

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聚四氟乙烯(PTFE)表面改性介绍

  • 分类:行业动态
  • 作者:PFA管小姐姐
  • 来源:丹凯
  • 发布时间:2022-12-16 14:31
  • 访问量:

聚四氟乙烯(PTFE)表面改性介绍

  • 分类:行业动态
  • 作者:PFA管小姐姐
  • 来源:丹凯
  • 发布时间:2022-12-16 14:31
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1.PTFE性能结构剖析:

 

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。

 

 

图一:PTFE管        来源:丹凯

 

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版,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。

 

本文由铁氟龙管小姐姐原创,欢迎关注,带你一起长知识!

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