[发明专利]一种聚四氟乙烯制品表面改性的方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料改性技术领域，尤其涉及一种聚四氟乙烯制品表面改性的方法。

背景技术

聚四氟乙烯(PTFE)是四氟乙烯的聚合物，其构式为(-CF₂-CF₂-)。聚四氟乙烯分子中CF₂单元呈锯齿形状排列，由于氟原子半径较氢稍大，所以相邻的CF₂单元不能完全按反式交叉取向，而是形成一个螺旋状的扭曲链，氟原子几乎覆盖了整个高分子链的表面。这个氟原子外壳保护着易受侵蚀的碳原子链，使聚四氟乙烯树脂材料具有独特的性能，即高化学稳定性、电绝缘性、高低温适应性、自润滑性、耐大气老化性、极低的摩擦系数、不易燃烧以及较高的机械强度，是一种综合性能优异的军民两用工程材料，因而广泛用于电子、机械、航空航天和生物医学等领域中，并享有“塑料王”之美称。

但是，由于聚四氟乙烯的表面由能低、结晶度大以及结构对称度高，导致其表面能极低，表面浸润性和可粘结性极差，限制了聚四氟乙烯与基底材料的复合，特别是聚四氟乙烯薄膜与其它骨架材料的粘接，因而直接影响了聚四氟乙烯在粘接、印染、生物相容等方面的应用。为此，可通过对聚四氟乙烯表面进行接枝改性等方法来提高聚四氟乙烯与其他材料的粘接性能。目前，聚四氟乙烯接枝改性的方法较多，主要包括化学法处理后接枝改性和物理法处理后接枝改性两大类。

化学法处理聚四氟乙烯通过化学试剂与聚四氟乙烯表面发生强氧化或腐蚀作用，使其表面的分子被氧化或扯去部分含氟基团，在材料表面就引入了羰基、羧基、磺酸基等极性基团，增加了表面与胶的粘附性，另外由于扯掉了一些基团，使得表面粗糙度增加。综合起来，改善了聚四氟乙烯的非极性及浸润性，增加了粘附性。此法工艺简单、成本低，是工业上聚四氟乙烯表面改性的主要方式。但是，该方法反应过程难以控制、对聚四氟乙烯自身性能影响很大，而且会带来环境问题，另外，如果将改性后的聚四氟乙烯长期暴露在光照下，其粘接性能会明显下降。

物理法包括低温等离子体处理法、电子束辐射法、准分子激光处理法和高能辐射法等，物理法处理聚四氟乙烯可以在不改变原有聚合物固有性质的前提下改善其物理和化学性质，因而得到人们的广泛关注。其中，低温等离子体处理法属于干式处理，具有节能、无公害、处理时间短、效率高、处理后材料表面的均匀性好，以及材料表面能改变的同时基体性能不受影响的优点。低温等离子体处理法主要是利用低温等离子体中的活性粒子轰击材料表面，使材料表面分子的化学键被打开，并与等离子体中的自由基结合，在材料表面形成极性基团。通过低温等离子体处理法处理后，聚四氟乙烯表面增加了大量的极性基团，从而能够显著地提高聚四氟乙烯表面的粘接性、印刷性、吸湿性、染色性等。

虽然高效的等离子体处理可以提高聚四氟乙烯表面的润湿性和粘接性能，但也存在着明显的不足，例如不能对聚四氟乙烯表面进行分子设计、不能对功能性官能团进行空间分配以及经等离子体处理后的聚四氟乙烯表面在空气中具有老化效应等，其中最直观的影响是亲水性能不能长久保持。这些不足虽然可以通过对聚四氟乙烯表面进行等离子体诱导聚合和沉积等方法进行部分解决，但是仍然存在着原有单体的功能性基团难以保持，以及难以保证沉积物按规定化学和物理结构在聚四氟乙烯表面上沉积等问题。目前，常用的方法是聚四氟乙烯经等离子体处理后，与活性单体混合，在紫外光、热等作用下引发接枝共聚。此种方法仍人需要利用化学聚合的方法，受到单体性质、单体浓度、溶剂、接枝温度以及基材的结晶和厚度的影响，难以确定条件和工艺。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种聚四氟乙烯制品表面改性的方法，该方法能够有效改善聚四氟乙烯制品表面的浸润性和粘接性。

本发明实现上述目的所采取的技术方案为：一种聚四氟乙烯制品表面改性的方法，首先在聚四氟乙烯制品表面涂覆聚乙二醇，然后采用等离子体处理方法，对该涂覆聚乙二醇的聚四氟乙烯制品进行表面改性。

上述技术方案的一种优选实施方案为：一种聚四氟乙烯制品表面改性的方法，包括如下步骤：

步骤1：将浓度为5％～100％的聚乙二醇溶液涂覆在聚四氟乙烯制品表面，然后在10℃～150℃温度下烘干除去涂覆在聚四氟乙烯制品表面的溶剂；

步骤2：将聚四氟乙烯制品放入等离子体发生装置中，在等离子体氛围区进行等离子体表面改性；

步骤3：取出聚四氟乙烯制品，洗涤除去未在聚四氟乙烯制品表面接枝上的聚乙二醇，然后干燥，得到表面改性的聚四氟乙烯制品。