[发明专利]聚四氟乙烯表面亲水性改性方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚四氟乙烯表面亲水性改性方法，尤其涉及一种利用等离子体处理的聚四氟乙烯表面亲水性改性方法。具体来讲，涉及一种通过碳氢类气体与碳化合物气体的混合气体发生等离子体并暴露于聚四氟乙烯表面改性聚四氟乙烯表面亲水性的方法，更具体来讲涉及一种在大气压下改性聚四氟乙烯表面亲水性的方法。

背景技术

聚四氟乙烯(以下简称PTFE)由四氟乙烯(tetrafluoroethylene)单体通过自由游离基聚合制造而成，是一种无色无味的白色粉末。这种PTFE因C与-F之间强力结合，因此具有-270度至300度范围的耐热性及低温耐久性，是耐化学性及绝缘性非常优良的材料。并且因-F原子而具有很强的疏水性、表面能量低，因此非粘着性优异，因-F原子之间的排斥力而具有极低的摩擦系数，具有上述特性。

具有这种特性的PTFE是罗伊·普朗克特(Roy Plunkett)在1938年进行实验的过程中偶然发现的半结晶高分子，1941年杜邦公司对此取得专利并命名为铁氟龙。1946年在军用及产业领域初次商业化，1960年后开始适用到厨房用具等生活用品到至今为止，不仅作为过滤用途使用，还广泛用于电气电子、医疗、能量材料等。

但由于这种PTFE具有上述疏水性强、表面能量低等特性，因此缺乏亲水性、无法与其他物质粘贴，应用于各种产业领域时不利于加工及成型过程。

因此，目前不断研究能够赋予亲水性及提高附着力的多种方法，例如通过“表面改性”或“表面涂层”等对PTFE改性使得PTFE易于加工及成型。

美国专利第5130024号是对PTFE进行改性的现有技术，该专利公开了一种PTFE树脂用于水处理膜的方法，该专利为了对PTFE薄膜赋予亲水性而利用包括含氟单位及具有亲水性的非-氟乙烯单体单位的亲水性氟聚合物涂布薄膜内部的气孔，如上赋予亲水性的方法。

并且韩国专利申请1994-0026594(改性聚四氟乙烯的制造方法及其用途)公开了一种在60℃以下的温度通过高锰酸引发剂及悬浮聚合法聚合水性介质中的单体，制造含全氟烷基链的碳数为1至4的全氟的四氟乙烯聚合物的方法。

公开PTFE改性方法的这些现有技术具有步骤复杂、工序长、消耗费用高等问题。

另外，除以上提到的现有技术公开的PTFE改性方法之外，还具有对PTFE改性的另一种方法，该方法利用等离子体对PTFE之类的高分子材料的表面进行改性。

利用等离子体对PTFE之类的高分子材料的表面改性的方法的目的在于通过降低水对高分子材料表面的接触角(Contact angle)使得具有亲水性。例如，接触角小于90°时水珠失去原有形态，能够显现浸湿PTFE表面的亲水性，当接触角大于90°时水珠保持球形且不浸湿PTFE表面，而是显现容易通过外力流动的PTFE的疏水性这一固有特性。

通过对PTFE之类的高分子材料表面改性来改变所述接触角的利用等离子体的方法可以包括高压电晕放电(high voltage corona discharge)、直流等离子体放电(direct current plasma discharge)等方法。

高压电晕放电是指向真空槽内填充反应气体至大气压水平并通过电极射出的电子将反应气体离子化，形成带有与电子相同的电荷量的负电荷与正电荷的等离子体，并利用此时形成的离子在PTFE表面上发生反应沉积到表面或对表面改性的方法。

日本公开专利公报第1985-13823是利用这种高压电晕放电对PTFE之类的高分子材料的表面改性的方法的现有技术。该专利公开了用大气压水平的氯气对氯乙烯表面进行处理的情况。

直流等离子体放电过程类似于高压电晕放电，但填充到真空槽内的反应气体量为0.01～5torr，此时利用通过辉度放电生成的等离子体即离子化的反应气体。

日本公开专利公报第1986-171740号是利用这种直流等离子体放电对PTFE等高分子材料的表面改性的方法的现有技术。该专利公开了在0.1torr氩气压力下对聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)高分子材料表面改性的情况。

以上专利均具有接触角减小量不大，表面特性变粗糙的问题。并且还具有必须在真空执行的问题。

意识到上述问题且解决的必要性，本发明的目的在于提供一种能够解决上述问题的简单方法。即，能够利用大气压状态下普遍存在的碳氢类气体与碳化合物气体，通过一种简单方式的等离子体处理对PTFE表面改性的方法。

发明内容