1、聚四氟乙烯表面处理与粘接 企业: 控制网 日期: 2006-01-04 领域: 点击数: 751 聚四氟乙烯(PTFE),具有相当优异的化学稳定性、电绝缘性、自润滑性、不可燃性、耐老化性、高低温适应性和耐化学腐蚀性能,并且具有较高的力学性能,是一种综合性能优良的军民两用工程塑料。但是,由于PTFE表面润湿性能差,不能被很好地粘接,因而大大限制了它的使用范围。为了使PTFE有更广泛的应用,对其表面进行处理,以改善粘接性能,提高粘接强度很有必要。 1. PTFE难粘接的原因分析 PTFE之所以难于粘接,从它的物理性质上分析,主要有以下几
2、个方面的原因[1]: ⑴ 表面能低,临界表面张力一般只有1.85×10-2N/m。PTFE的前进接触角(θd)为118º,后退接触角(θr)为91º,接触角(θ)为104º,是所有材料中最大的,而接触角越大,润湿程度越小,即润湿性越差,胶粘剂不能充分润湿PTFE,从而不能很好的粘附在PTFE上; ⑵ 结晶度大,化学稳定性好,PTFE的溶胀和溶解都要比非结晶高分子困难,当胶粘剂涂在PTFE表面时很难发生高聚物分子链的互相扩散和缠结,不能形成较强的粘附力; ⑶ PTFE结构高度对称,且属于非极性高分子。胶粘剂吸附在PTFE表面是由分子间作用力引起的,这
3、种作用力包括取向力、诱导力和色散力。而PTFE非极性表面不具备形成取向力和诱导力的条件,而只能形成较弱的色散力,因而其粘附性能较差; ⑷ PTFE的溶解性参数SP值很小,因而与其他物质的粘附性也很小。由上面分析可以看出,要解决PTFE难于粘接的问题,一般应从表面改性以改善其粘接性能和研制新型粘接剂两个方面入手。 2. PTFE表面改性处理方法 [2]2.1化学处理法 化学法处理含氟材料,主要是通过腐蚀液与PTFE塑料发生化学反应,扯掉材料表面上的部分氟原子,这样就在表面上留下了碳化层和某些极性基团。红外光谱表明,表面引入羟基、羰基和不饱和
4、键等极性基团,这些基团能使表面能增大,接触角变小,润湿性提高,由难粘变为可粘。这是目前研究的所有方法中效果较好,也是比较常用的方法。但也存在一些缺点:被粘物质表面变暗或发黑,在高温环境下表面电阻降低,长期暴露在光照环境下其粘接性能将大大降低。这些缺点使得此法的应用受到很大的限制。一般用钠萘四氢呋喃作为腐蚀液,也可用钠联苯二氧六环、钠萘二醇二甲醚等作为腐蚀液。不足之处是此法不能根据需要对PTFE表面进行有选择的改性,具有一定的盲目性,这在实际应用中是非常不利的。 2.2 高温熔融法 高温熔融法是在高温下使PTFE表面的结晶形态发生变化,嵌入一些表面能高、易粘合
5、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粘物质的改性层。由于易粘物质的分子已进入PTFE表层分子中,所以粘接强度很高。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。不足之处是在高温烧结时PTFE会释放出一种有毒物质全氟异丁烯,而且不易保持形状。 2.3 辐射接枝法 把PTFE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60CO辐射使单体在PTFE表面发生化学接枝聚合,从而使PTFE表面形成一层易于粘接的接枝聚合物。接枝后表面变粗糙,粘接表面积增大,粘接强度提高。这种方法的优点是操作简单、处理时间短、
6、速度快,但改性后的PTFE表面失去原有的光滑感和光泽,且60CO辐射源对人体伤害较大。 2.4 低温等离子体处理法 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,这些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,就能产生激发分子和激发原子、自由基、离子和具有不同能量的射线。低温等离子体中的活性粒子具有的能量一般接近或超过碳―碳或其他含碳键的键能,因而能与导入系统的气体或固体表面发生化学或物理的相互作用。如果采用反应型的氧等离子体,则能与高分子表面发生化学反
7、应而引入大量的含氧基团,使其表面分子链上产生极性,表面张力明显提高,改变其表面活性,即使是采用非反应型的Ar等离子体,也能通过表面的交联和蚀刻作用引起的表面物理变化而明显地改善聚合物表面的接触角和表面能。 刘学恕[3]对低温等离子体处理氟塑料进行了长期的研究工作,取得了很好的效果,处理后的氟塑料接触角平均降低20º~30º,粘接剪切强度提高2~10倍。 2.5 气体热氧化法 难粘塑料表面经空气、氧气、臭氧之类的气体热氧化下,其表面粘接性能得到改善,尤其是臭氧法,基本不受材料中抗氧剂的不良影响,还可以在空气中添加某种促进剂,如添加某些含N络合物,二元羧酸
8、以及有机过氧化物等。气体热氧化法工艺简单,处理效果显著,没有公害,特别适用于PTFE的表面处理。但此法要求有与材料尺寸相当的鼓风烘箱或类似的加热设备,这样就使它的应用受到一定程度的限制。 2.6 最近国外报道的处理方法 用ArF做激光的激光器处理PTFE,是目前国外采用的新方法。它的基本原理是用激光器照射某物质,一方面可使该物质与PTFE表面发生基团反应,引进易粘合的物质;另一方面可使PTFE表面形成自由基,引发单体与其形成接枝共聚物,达到改善粘接强度的目的。根据反应类型可分为基团反应和接枝反应。 ⑴ 基团反应 处理过程是用ArF激光器
9、照射处在某气态物质氛围中的PTFE,使该物质与PTFE表面发生基团反应。可根据PTFE材料的不同用途,选择不同的反应物质进行改性。例如,选择[B(CH3)3]3做反应物质,则该性后的表面是亲油性的,而选择NH3、B2H6、N2H4(肼)或H2O2等做反应物质,则该性后的表面是亲水性的[4]。用芳香族化合物对PTFE改性,可以大大提高粘接强度。此法的优点是简便、安全,还可以根据实际需要对PTFE表面进行有选择的改性,避免了化学处理法的盲目性,这在实际应用中是非常有利的。此外,改性后的PTFE表面耐久性要比辐射法、用N2的等离子体法好得多。人们已经成功地利用此法在处理过的PTFE表面镀上金属镍。这
10、一研究以日本都市大学Murhara教授领导的研究小组最有代表性。 ⑵ 接枝反应 在ArF激光器的引发下,PTFE表面分子脱氟形成自由基,引发单体在其上聚合,形成接枝聚合物,接枝链是易粘接的物质,它是以化学键的形式与PTFE分子相连并附着在PTFE表面,形成一层该化学物质的表面层,这样就把PTFE的粘接问题转化成该物质的粘接,简化了PTFE的粘接。例如在ArF激光器照射下,CH2=CH-CON(CH2NH3)2可与PTFE表面发生接枝聚合反应,改性后的PTFE对水的接触角下降到20º[ 4]。此外,有报道称[5]改善PTFE的粘接性能也可以从成型过程入手。在P
11、TFE成型之前,向其中加入一种光吸收剂,烧结后再用紫外激光照射,不仅可改善润湿性,而且耐热、耐光照性能也大大得到提高,改性后的PTFE与钢板胶接,剥离强度可达到2.0776N/mm。 3. 表面改性剂 配位键理论认为PTFE的大分子只有单纯的给电能力,对那些大多数只有单纯的给电能力而接受电子能力很弱的胶粘剂具有很强的排斥性,并且难以用这些物质在界面上生成配位键而产生有效的粘附作用。因为配位键的形成既需要有提供电子对的一方,又需要有接受电子对的一方,二者缺一不可。PTFE的难粘性是由被粘物和粘接剂双方共同决定的,并不是由PTFE单方面决定的,即PTFE对提供电子对的物
12、质表现难粘性,对提供空电子轨道的物质就会形成牢固的粘接,也可以和某些能形成较强氢键的物质形成牢固的粘合,即该物质必须能够为氟原子提供有效的可形成氢键的氢原子。表面改性剂就是基于以上的机理,提高粘接性能的。到目前为止,PTFE的表面改性剂有KH-550、P-10、A-151、防水3号和BGJ3号等。其中以BGJ3号的表面改性效果最好。表1为水在PTFE改性表面上的润湿角。 表面改性剂BGJ3号是把硼酸与KH-550按1:10的比例溶于一定量的乙醇中,加热、搅拌,并在回流条件下制得[4]。BGJ3号同时具有含硼基团的和含氨基团,含硼基团可提供空轨道,与提供电子对的氟原子形成配位键
13、这样既可以在PTFE表面发生配位键合,又能与粘接剂分子形成配位键,因此其改性效果显著,具有较高的粘接强度。 国外还有一种用于PTFE表面改性的试剂[5],是由四氟硼酸溶液,在镁阳极存在下电解形成。该含镁试剂与PTFE反应,形成一个含有碳―碳双键、羰基、羟基、羧基的多官能团表面,这些官能团能使PTFE表面的亲水性更佳,从而改变了PTFE的表面性质。 4. 新型粘接剂 用于PTFE粘接的粘接剂主要有两类:无氟粘接剂和含氟粘接剂。无氟粘接剂有粘接效果不太理想的聚丙烯酸酯类粘接剂和环氧树脂类粘接剂,以及粘接效果较好的硅树脂类粘接剂,如国产的F-4S、F-4D
14、FS-203、CJ-91等牌号。含氟粘接剂是由偏二氟乙烯类聚合物制备的溶剂型粘接剂,如国产的F-2、F-5、SG-506、T530等牌号和美国Raychem公司生产的氟树脂粘接剂等。下面介绍几种性能优良的粘接剂。 ⑴ J-2012型环氧树脂粘接剂[6] J-2012为双组分、无溶剂改性环氧树脂粘接剂,可室温或加热固化,不仅适用于氟塑料与金属,还适用于金属与其它非金属材料的粘接与修补。表2列出了J-2012胶粘剂配方及固化性能。 ⑵ 含氟聚合物F粘接剂[7] 因为一般的含氟聚合物不具有熔溶性,在高温下也不能熔融产生流动,难以
15、满足作为粘接剂所必须具备的流动性。只有偏二氟乙烯类聚合物具有一定的溶解性。在F粘接剂中,选择(偏二氟乙烯/全氟丙烯)共聚物作为粘接剂的主体材料,它的配方见表3。 表3 F粘接剂配方组分 含量/份 用F粘接剂粘接PTFE和不锈钢,可获得较高的粘接强度,并具有优异的耐热性能和耐油性能。 ⑶ SG-P-10粘接剂[8] 该粘接剂由底涂处理剂P-10和瞬间强力胶SG-506组合的双组分、溶剂型胶粘接,适合于PTFE与PTFE工件材料的快速粘合。粘接工艺:将被粘表面用丙酮或乙醇溶液擦洗干净,晾干;用
16、底涂处理剂P-10分别刷涂被粘表面,晾干(3~5min);用强力胶SG-506快速粘接,3~8s即可粘牢。 ⑷ T530粘接剂[8] 该粘接剂为单组分、溶剂型胶粘接,适合于PTFE与PTFE自粘接或PTFE与不锈钢互粘接。粘接工艺:将被粘表面用丙酮或乙醇溶液擦洗干净,晾干,直接在被粘表面涂T530胶,接合、施压进行粘接,5~10min即可粘牢。前两类粘接剂粘接效果较好,但需要时间较长。这与现代化生产当中快节奏、高效率不符。而后两种粘接剂则是最近出现的新型胶粘剂,属快速、高效型,它们从工件处理到粘接再到使用总共时间不超过十分钟,其剪切强度可高达9~16Kg/cm2,
17、 5. 结 语 PTFE表面改性剂的研究是PTFE表面处理方法中最新的研究动向,也是提高粘接强度最有用的方法。人们有可能依靠适当的分子设计,获得更高效率的表面改性剂。 各种处理方法都是针对PTFE难粘的原因来改善表面活性,降低接触角,提高表面能,以提高材料的粘附性能和粘接强度,使难粘材料不再难粘。新型粘接剂也是根据相容性原理制得。对于这些表面处理技术,我们应该全面掌握,灵活运用,达到最佳处理效果。 聚四氟乙烯(PTFE)-表面无须特殊处理的粘接方法 发布时间:2010.01.28 新闻来源:防腐设备、防腐管道件、衬氟设备、化工防腐设备、大型衬里
18、设备、管道防腐设备、钢衬四氟设备、特氟龙产品、设备防腐、防腐工艺、四氟补偿器——江苏瑞能防腐设备有限公司 浏览次数: 103 聚四氟乙烯(PTFE)-表面无须特殊处理的粘接方法:对于不特别重要的PTFE工件的粘接多采用上海市有机氟研究所生产的FS-203A有机硅压敏粘合剂进行粘接。 对于不特别重要的PTFE工件的粘接多采用上海市有机氟研究所生产的FS-203A有机硅压敏粘合剂进行粘接。FS-203A胶为水基型、单组分溶剂胶,耐水性好,耐高、低温,粘接力强,对PTFE与PTFE的粘接,其剪切强度可高达6~12kg/cm2 ,可用于各种不经表面处理的氟塑料自身粘接及与其
19、他材料的粘接。粘接工艺为 : (1)先将PTFE与被粘物粘接表面用丙酮或乙醇溶液擦洗干净,自然晾干; (2)将FS-203A在两粘接表面均匀刷涂2遍,每次晾10~15min,以胶面不粘手为宜; (3)在胶液晾干后,于100~150℃的烘箱中烘15min,取出趁热粘合装配,室温固化24h; (4)做高、低温试验(550℃、4h,-40℃、4h)及潮湿试验(湿度90%、48h)后,粘接处无脱落、松动现象为合格。 聚四氟乙烯表面处理方法综述 来源:中国化工信息网 2009年4月7日
20、 聚四氟乙烯(PTFE)分子结构中,以碳原子为骨架,周围被氟原子覆盖。由于C-F键的键能很大,而且分子结构又完全对称,这使其具有极好的耐热、耐寒性(使用温度-250~ 260℃);极好的耐化学腐蚀性,不溶解或溶胀于任何已知溶剂中,即使在高温下王水对其也不能起作用;优异的电绝缘性;突出的不粘性,几乎所有的黏性物质都不能黏附在其表面;独特的自润滑性及低摩擦系数等一系列优异的综合性能。它被称为“塑料王”,广泛应用于化工、电子、医药及尖端技术方面。 虽然PTFE性能优异,但由于其表面能低,润湿性能差,不能很好地被粘接,与其他物质相容性不好,从而限制了其在一些特殊领域中的应用。多年来,研
21、究学者提出了很多表面处理方法,取得了相应的成果,为PTFE的应用作出了很大贡献。 1 PTFE表面性能的介绍 物体表面性能涉及的理论和领域极为广泛,可谓“无处不存在表面”。在高聚物表面理论中,大部分体系都涉及不同表面之间的融合与作用,多相体系的根本问题可以归结到表面之间的相互作用上,实际是关于它们之间的界面性质和作用的问题。表1是各类塑料的一些表面性能数据。 表1 各类塑料表面性能 Tab.1 Surface properties of various plastics 塑料名称 水对其接触角/(°) 临界表面张力/(μN.cm-1) 接
22、着能/(J.cm-1) 氟塑料46 115 178 420 PTFE 114 185 431 有机硅树脂 90 110 200 220 478 727 石蜡 105 106 538 572 聚乙烯 88 310 752 尼龙 77 460 977 表面润滑性 PTFE具有螺旋形结构,C-C主链完全被由氟原子组成的外壳所包围,组成了一个完整的圆柱体,分子较僵硬,这种圆柱形结构使得PTFE分子间的吸引力变得很微弱,再加上分子形状是螺旋形的,使得PTFE分子间很容易滑动。所以,聚四氟乙烯是所有聚合物中摩擦系数最低的。
23、接触角 聚合物界面的润湿性能就是通常所说的亲润行为或亲和力的反映。根据Young’s方程,可根据接触角判定界面的润湿性。当接触角为0°时,液体完全润湿固体表面;当接触角≥90°时,液体由部分润湿到不润湿固体表面;当接触角为180°时,液体与固体表面只有点接触,处于完全不润湿状态。由表1可看出PTFE与水的接触角为11°,氟塑料46与水的接触角为115°。这2种物质的接触角最大,与水之间是属于部分润湿关系,与其他塑料相比,润湿性最差。 表面张力 高聚物的表面是用表面张力这一参数表征的,表面张力总是力图缩小物体的表面而趋向稳定。物体的表面张力与物质的相态、分子结构、极性等因素关系密切
24、不同物质的表面张力的差异性与其分子间的作用力大小相关,相互作用力大的表面张力大,相互作用力小的表面张力小。通常将表面张力高于100×10-3N/m的称为高能表面,低于100×10-5N/m的称为低能表面。高聚物的表面都属于低能表面。由表1可看出PTFE和氟塑料46的临界表面张力较小,这是由材料的密度和等张比容等因素造成的。 接着能 固体排斥与之接触的液体所做的功W即为接着能。表1所示的PTFE具有最小的接着能,这说明PTFE最容易排斥与之接触的液体,胶黏剂液体也就不易黏附其上。 溶解度参数 在以往的文献资料中,大多提到PTFE与其他物质相容性较差的问题,这是由于2种物
25、质的溶解度参数相差较大造成的。表2是各种塑料的溶解度参数。 表2 各种聚合物溶解度参数 Tab.2 Solubility parameters of various polymers 聚合物 溶解度参数 PTFE 6.2 硅橡胶 7.3 聚乙烯 7.8 天然橡胶 8.1 聚苯乙烯 8.6 聚氯乙烯 9.5 环氧树脂 10.9 聚偏氯乙烯 12.2 尼龙 13.6 聚丙烯腈 15.4 由表2可知,在所列的塑料中,PTFE的溶解度参数最小,与其他塑料的溶解度参数差别较大,所以根据相似相容的原理,PTFE与其他塑料的相容性较
26、差,其被粘接的可能性也就最小。 2 PTFE的表面处理 2.1 化学处理法 李子东等人详细论述了钠-萘处理液的制备方法及其注意事项,并具体说明了对PTFE表面处理的工艺过程。这是一种化学处理方法,主要是通过腐蚀液与PTFE膜表面发生化学反应,扯掉表面上的部分氟原子。这时在表面上留下了碳化层和某些极性基团(碳化层的深度以1μm左右为宜。如果过分腐蚀表面,可能因产生的碳化层太厚而降低表层的内聚强度)。这是目前研究的方法中效果较好、较经典的方法,但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,使得此法
27、的应用受到很大限制。也有报道,在PTFE和胶黏剂中加入炭黑和对苯二酚后,耐光照性能可大大改善。 2.2 高温熔融法 此法的基本原理是: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、A1粉等。这样冷却后就会在PTFE表面形成一层嵌有可粘物质的改性层。由于易粘物质的分子已进入PTFE表层分子中,所以破坏该改性层就相当于分子间破坏,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。不足之处在于高温烧结时PTFE会放出一种有毒物质,而且PTFE膜形状不易保持。 虽然熔融法处理PTFE表面具有:工艺简单易行
28、等优点,但由于PTFE与填料结合强度不高,使处理后胶接强度偏低。郭金彦等人,研究了一种改进方法,通过使用一种硅烷类偶联剂,使胶接强度由7.8MPa提高到9.5MPa,且可提高接头的耐湿热性能,远远好于钠-萘法。 2.3 辐射接枝法 这种方法是将PTFE置于苯乙烯、反丁烯二酸、甲基丙烯酸酯类等可聚合的单体中,以CO60辐射使单体在PTFE表面发生化学接枝聚合,从而使PTFE膜表面形成一层易于粘接的接枝聚合物。接枝后的:PTFE三维方向均匀长大,形状保持,但失去原PTFE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,而且在潮湿环境下表面电阻也不变化。
29、 方志等人研究了空气中APGD(大气压下辉光放电)和DBD(介质阻挡放电)对PTFE表面进行改性的效果,并分析了APGD和DBD处理效果不同的原因,实验结果表明:PTFE表面经APGD和DBD处理后,其表面微观样貌和表面化学成分均发生变化,又APGD的处理效果优于DBD。用APGD对PTFE表面进行更为均匀的处理40s后,PTFE表面的氧元素质量分数从0增加到21%,表面的水接触角从118°下降到53°。 韦亚兵等人,对紫外光接枝表面改性的PTFE薄膜进行了X射线光电子能谱的研究。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-
30、F键继续受紫外光照射而发生断裂,氟原子脱落,从而接枝上了丙烯酸单体。 辐射接枝处理法一定要有辐射能源,最大弱点是PTFE经辐射接枝的同时本身受到破坏,拉伸强度下降30%,伸长率也降低,特别对填充PTFE拉伸强度下降达45%,应用受到一定的限制。 2.4 等离子体法 一般是将含氟材料放在辉光放电管或等离子体发生器中,先将系统抽到1.33Pa的真空度,然后通人微量惰性气体并调节真空度为133.32Pa左右。当通电激发高频线圈时,活化的惰性气体与聚合物表面作用15min以上,结果在表面上生成了坚韧的和可胶接的表皮层,胶接强度由0.52MPa提高到5.2MPa。对水的接
31、触角由111°下降到91°。 张丽惠等人将PTFE膜经氩(Ar)低温等离子体预处理,无光引发剂紫外光照接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)。通过接触角测量,考察了等离子体不同处理时间、接枝GMA的体积分数、接枝时间对PTFE膜亲水性的影响。并以X光电子能谱(XPS)为手段,比较了PTFE膜表面改性前后的组成。结果表明,PTFE膜用Ar等离子体预处理,再进行紫外光照接枝GMA,其表面对水的接触角由110°可降低到65°左右,亲水性得到大幅度改善。 陈晓东等人,用CH4/O2混合气体等离子体对PTFE进行表面改性,利用角分辨XPS和接触角对改性效果进行表征。结果表明:经CH4/O
32、2混合气。体等离子体处理,在一定条件下可较好地改善PTFE的表面亲水性。对等离子体处理机理进行了探讨,认为在处理过程中存在相互影响的聚合、刻蚀和氧化作用,而O2等离子体的刻蚀作用对PTFE的表面亲水改性起着不良的影响。 谢洪德等人,利用Ar等离子体表面处理后再经丙烯酸化学接枝处理方法对PTFE薄片表面进行改-性,发现PTFE对水的润湿性明显改善,然后用环氧胶进行粘接,其粘接强度有较大提高。 周灵君等人采用H2/N2等离子体对PTFE片基表面进行了处理,通过正交实验和接触角的测定优化等离子处理条件;XPS光谱分析了改性后的PTFE的表面官能团的组成。结果表明:PTFE片基经H
33、2/N2等离子体处理后,表面的C-F键发生了.断裂,形成了大量活性氨基,使其表面具有很好的生物活性和亲和性。 王琛等人研究远程Ar,等离子体对PTFE膜表面蚀刻和亲水性的影响。将远程等离子体与常规等离子体处理工艺对PTFE膜表面改性效果进行对比,结果表明,远程等离子体对基体材料表面具有更好的改性效果。XPS光谱分析表明,远程Ar等离子体处理后的薄膜在空气中氧化后可以在其表面引入更多的含氧基团。推断其结构为C-O-C,O-C=O或O-C-O等。 等离子体处理法装置投资成本较高,而且其真空系统因腐蚀失效问题还没有根本解决,处理工艺可适于薄膜连续化处理,而对单个制品的处理很不适用
34、且处理后对粘接强度提高不够理想。 2.5 电解还原法 该方法是采用电解法将PTFE中的氟原子转变为离子,进而除去。如:以锂汞合金作为阳极,以PTFE为阴极通电而发生电化学反应,从而改变PTFE的表面性质,这是固相电解还原法。另外,在(C4H9)NBF4的二甲基甲酰胺(DMF)溶液中,将PTFE薄膜与白金丝相接触,施加一定的压力,发生电化学反应后,PTFE的表面还原成黑色的可粘接碳链。该法因只是与电极相接触的一侧被碳化,所以很适合于薄膜或薄片的单面处理。 电解还原法使PTFE表面被还原成多孔性的黑色碳素层,对粘接强度提高很有利,适合薄膜的单面处理,但要提高电解还原
35、的速度才能适用于工业生产。 2.6 激光处理法 用ArF作激元的激光器处理PTFE,它的基本原理是用激光器照射某物质,使它与PTFE表面发生反应。用ArF激光器照射处在某气态物质氛围中的PTFE膜,使该物质与膜表面发生基团反应,这样就在PTFE膜表面引进了易黏合的物质,改善了粘接性能。例如在ArF激光器照射下,CH,=CH-CON(CH2NH3):可与PTFE表面发生接枝聚合反应。改性后的PTFE对水的接触角下降到20°。 另外,根据PTFE不同的用途,可以选择不同的反应物质。例如:选择[B(CH3)3]3,作为反应物质,则改性后的表面是亲油性的,而选择NH3、
36、B2H6、N2H4(肼)或H2O2等作反应物质,则改性后的表面是亲水性的。此法的优点在于,可以根据需要对PTFE膜表面进行有选择的改性,避免了萘-钠法的盲目性,这在实际应用中非常有利。此外,改性后的表面耐久性要比辐射法、用氧气的等离子体法好得多,人们已成功利用此法在处理过的表面镀上了金属镍。 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+、A13+、B3+、OH-离、子置换PTFE中的氟原子,这样PTEE的光化学性质和亲水性可得到很大改善,可使与PTFE同级别的材料如钢材和纸,通过环氧树脂很好地粘合到一起。采用该方法可用于TiO2和水亲合性的改善,如果进一步用Si和Cu原子有选择性地置换PTFE中的氟原子,其亲油性也可得到进一步改善,此方法得到的接触角最小可达到28°。 3 结束语 综上所述,PTFE的表面处理方法很多,而且都有各自的特点和不足,这就为PTFE的改性处理提供了很多方法和途径,在实际生产中已解决了粘接的问题,PTFE的应用将有更广阔的空间。






