聚四氟乙烯（PTFE）表面處理與粘接簡(jiǎn)單介紹
1. PTFE難粘接的原因分析
PTFE之所以難于粘接，從它的物理性質(zhì)上分析，主要有以下幾個(gè)方面的原因[1]：
⑴ 表面能低，臨界表面張力一般只有1.85×10-2N/m。PTFE的前進(jìn)接觸角（θd）為118º，后退接觸角（θr）為91º，接觸角（θ）為104º，是所有材料中zui大的，而接觸角越大，潤(rùn)濕程度越小，即潤(rùn)濕性越差，膠粘劑不能充分潤(rùn)濕PTFE，從而不能很好的粘附在PTFE上；
⑵ 結(jié)晶度大，化學(xué)穩(wěn)定性好，PTFE的溶脹和溶解都要比非結(jié)晶高分子困難，當(dāng)膠粘劑涂在PTFE表面時(shí)很難發(fā)生高聚物分子鏈的互相擴(kuò)散和纏結(jié)，不能形成較強(qiáng)的粘附力；
⑶ PTFE結(jié)構(gòu)高度對(duì)稱，且屬于非極性高分子。膠粘劑吸附在PTFE表面是由分子間作用力引起的，這種作用力包括取向力、誘導(dǎo)力和色散力。而PTFE非極性表面不具備形成取向力和誘導(dǎo)力的條件，而只能形成較弱的色散力，因而其粘附性能較差；
⑷ PTFE的溶解性參數(shù)SP值很小，因而與其他物質(zhì)的粘附性也很小。由上面分析可以看出，要解決PTFE難于粘接的問(wèn)題，一般應(yīng)從表面改性以改善其粘接性能和研制新型粘接劑兩個(gè)方面入手。
2. PTFE表面改性處理方法
[2]2.1化學(xué)處理法
化學(xué)法處理含氟材料，主要是通過(guò)腐蝕液與PTFE塑料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，扯掉材料表面上的部分氟原子，這樣就在表面上留下了碳化層和某些極性基團(tuán)。紅外光譜表明，表面引入羥基、羰基和不飽和鍵等極性基團(tuán)，這些基團(tuán)能使表面能增大，接觸角變小，潤(rùn)濕性提高，由難粘變?yōu)榭烧场＿@是目前研究的所有方法中效果較好，也是比較常用的方法。但也存在一些缺點(diǎn)：被粘物質(zhì)表面變暗或發(fā)黑，在高溫環(huán)境下表面電阻降低，長(zhǎng)期暴露在光照環(huán)境下其粘接性能將大大降低。這些缺點(diǎn)使得此法的應(yīng)用受到很大的限制。一般用鈉萘四氫呋喃作為腐蝕液，也可用鈉聯(lián)苯二氧六環(huán)、鈉萘二醇二甲醚等作為腐蝕液。不足之處是此法不能根據(jù)需要對(duì)PTFE表面進(jìn)行有選擇的改性，具有一定的盲目性，這在實(shí)際應(yīng)用中是非常不利的。
2.2 高溫熔融法
高溫熔融法是在高溫下使PTFE表面的結(jié)晶形態(tài)發(fā)生變化，嵌入一些表面能高、易粘合的物質(zhì)如SiO2、Al粉等，這樣冷卻后就會(huì)在PTFE表面形成一層嵌有可粘物質(zhì)的改性層。由于易粘物質(zhì)的分子已進(jìn)入PTFE表層分子中，所以粘接強(qiáng)度很高。此法的優(yōu)點(diǎn)是：耐候性、耐濕熱性比其它方法顯著，適于長(zhǎng)期戶外使用。不足之處是在高溫?zé)Y(jié)時(shí)PTFE會(huì)釋放出一種有毒物質(zhì)，而且不易保持形狀。
2.3 輻射接枝法
把PTFE置于苯乙烯、反丁烯二酸、甲基丙烯酸酯等可聚合的單體中，以60CO輻射使單體在PTFE表面發(fā)生化學(xué)接枝聚合，從而使PTFE表面形成一層易于粘接的接枝聚合物。接枝后表面變粗糙，粘接表面積增大，粘接強(qiáng)度提高。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單、處理時(shí)間短、速度快，但改性后的PTFE表面失去原有的光滑感和光澤，且60CO輻射源對(duì)人體傷害較大。
2.4 低溫等離子體處理法
低溫等離子體是指低氣壓放電（輝光、電暈、高頻、微波）產(chǎn)生的電離氣體。在電場(chǎng)作用下，氣體中的自由電子從電場(chǎng)中獲得能量，成為高能電子，這些高能量電子與氣體中的原子、分子碰撞，如果電子的能量大于分子或原子的激發(fā)能，就能產(chǎn)生激發(fā)分子和激發(fā)原子、自由基、離子和具有不同能量的射線。低溫等離子體中的活性粒子具有的能量一般接近或超過(guò)碳―碳或其他含碳鍵的鍵能，因而能與導(dǎo)入系統(tǒng)的氣體或固體表面發(fā)生化學(xué)或物理的相互作用。如果采用反應(yīng)型的氧等離子體，則能與高分子表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引入大量的含氧基團(tuán)，使其表面分子鏈上產(chǎn)生極性，表面張力明顯提高，改變其表面活性，即使是采用非反應(yīng)型的Ar等離子體，也能通過(guò)表面的交聯(lián)和蝕刻作用引起的表面物理變化而明顯地改善聚合物表面的接觸角和表面能。 劉學(xué)恕[3]對(duì)低溫等離子體處理氟塑料進(jìn)行了長(zhǎng)期的研究工作，取得了很好的效果，處理后的氟塑料接觸角平均降低20º~30º，粘接剪切強(qiáng)度提高2~10倍。
2.5 氣體熱氧化法
難粘塑料表面經(jīng)空氣、氧氣、臭氧之類的氣體熱氧化下，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劑的不良影響，還可以在空氣中添加某種促進(jìn)劑，如添加某些含N絡(luò)合物，二元羧酸以及有機(jī)過(guò)氧化物等。氣體熱氧化法工藝簡(jiǎn)單，處理*，沒(méi)有公害，特別適用于PTFE的表面處理。但此法要求有與材料尺寸相當(dāng)?shù)墓娘L(fēng)烘箱或類似的加熱設(shè)備，這樣就使它的應(yīng)用受到一定程度的限制。
2.6 zui近國(guó)外報(bào)道的處理方法
用ArF做激光的激光器處理PTFE，是目前國(guó)外采用的新方法。它的基本原理是用激光器照射某物質(zhì)，一方面可使該物質(zhì)與PTFE表面發(fā)生基團(tuán)反應(yīng)，引進(jìn)易粘合的物質(zhì)；另一方面可使PTFE表面形成自由基，引發(fā)單體與其形成接枝共聚物，達(dá)到改善粘接強(qiáng)度的目的。根據(jù)反應(yīng)類型可分為基團(tuán)反應(yīng)和接枝反應(yīng)。
會(huì)員1.png)