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利用重氮盐接枝改变PTFE的表面性能

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利用重氮盐接枝改变PTFE的表面性能

发布日期:2017-12-29 00:00 来源:http://www.sytyc.net 点击:

PTFE具有化学惰性和低表面能,难以和其他材料粘接。钠 - 萘溶液置换法是目前已知中效果较好的一种改性方法。原理是:Na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,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。  

聚四氟乙烯粉这些化合物混合溶液活性很高,与 PTFE发生化学反应,破坏 C - F 键,扯掉表面上的部分氟原子,在表面留下了碳化层和引入某些如-CO、C=C、-CH、-COOH 等极性基团。这些极性基团使得聚合物表面能增大、接触角变小、浸润性提高,从而由难粘变为可粘。  

此法也存在一些明显缺点。比如:被粘物表面变暗或变黑、在高温环境下表面电阻降低、长期暴露在光照下胶接性能将大大下降等。对此,C.Combellas等利用重氮盐接枝改性PTFE的表面性能。  处理方法:  

首先将PTFE表面用砂纸打磨、丙酮清洗 5min,放置于80℃的炉子烘干,再用Pt电极插入PTFE表面(10μm),局部还原试样表面,使之碳化。  

然后,在N₂或Ar₂氛围下,将试样置于硝基苯和溴代苯各半的重氮盐的四氟硼酸盐电介质中反应5 ~ 10min, 接着在甲醇溶液中磁性搅拌12h。  

循环伏安法和荧光 X - 射线实验表明,硝基苯和溴代苯共价交联接枝在 PTFE的表面,只有磨损才能使之剥离。  

此改性方法对样品的表面处理范围更具选择性,这是传统的钠 - 萘法不可比拟的,更具有研究意义。  

等离子处理技术是将试样置于特定的离子处理装置里面,通过离子轰击或注入聚合物的表面,使其发生碳 -氟键和碳-碳键的断裂,生成大量自由基,同时也可引入活性基团,增加 PTFE的表面自由能,改善其润湿性和粘接性的一种改性方法。  

目前已报道的等离子气体有:CF4、C2F6、CF3H 、CF3Cl、CF3Br、NH3、N2、NO、O2、H2O、CO2、SO2、H2/N2、CF4/O2、O2/He、空气、He、Ar、Kr、Ne等。  

J.X.Chena等在6.7×10000Pa下,利用He等离子体产生的真空紫外辐射源对PTFE进行表面光刻蚀处理,表面氧原子含量增加,氟原子含量降低,从而使水接触角从110°下降到43°(见表1)。  

Zhang E C等进行了在高电场/气体密度比条件下PTFE与铝金属间粘附的实验,其结果为:高电场/气体密度比条件下改性得到的PTFE与Al之间的粘附力是常规条件下的7倍。  

目前,国外利用最新等离子装置Plasmodul和Planartron进行PTFE的表面处理,已取得了卓越成效。然而,等离子处理的聚合物表面耐久性不稳定。因此,等离子体处理后的表面应用,如涂敷和粘接等应尽快进行。此外,也由于表面结构的重组,不可能长时间地保持处理后表面的亲水性能不下降。  

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