膨體聚四氟乙烯膜的微孔控制改性方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及聚四氟乙烯技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種膨體聚四氟乙烯膜的微孔控制改性方法。
【背景技術(shù)】
[0002]聚四氟乙烯(PTFE)是一種性能優(yōu)異的特種工程塑料，具有較低的摩擦系數(shù)、良好的化學(xué)穩(wěn)定性、優(yōu)異的介電性能，被美譽(yù)為“塑料王”，是許多領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)中不可或缺的材料，廣泛應(yīng)用于石油化工、電子、電氣、航空、航天、半導(dǎo)體、機(jī)械、汽車(chē)等領(lǐng)域，但純PTFE存在磨損率高、承載能力較差、加工困難，耐應(yīng)力開(kāi)裂、抗蠕變性較差等缺點(diǎn)，從而限制了其應(yīng)用范圍。因此，為了擴(kuò)大PTFE的應(yīng)用領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)外科研人員進(jìn)行了大量的改性研究。
[0003]PTFE的熔點(diǎn)高、熔融粘度很大，且對(duì)于無(wú)定形狀態(tài)下的剪切很敏感，容易產(chǎn)生熔體破裂，因此不能采用熔融擠壓、注射成型等常規(guī)的熱塑性塑料成型工藝，只能采用類(lèi)似粉末冶金的方法進(jìn)行燒結(jié)成型。填充的PTFE的制造與PTFE的成型一樣，可以采用預(yù)成型、自由燒結(jié)加工，也可以采用柱塞擠出法成型，上述加工工藝一般適合于一定壁厚的產(chǎn)品，不適應(yīng)于PTFE薄膜的加工，近年來(lái)國(guó)內(nèi)進(jìn)行大量研究，比較成熟的加工技術(shù)有，針對(duì)分散性PTFE樹(shù)脂，進(jìn)行壓延加工；利用PTFE燒結(jié)產(chǎn)品硬度低、韌性好的特點(diǎn)，進(jìn)行金屬車(chē)削加工；另外還有一種常規(guī)擠出法和壓延法的合成方法的擠壓加工，樹(shù)脂不經(jīng)過(guò)熔融塑化，直接進(jìn)行生料加工。PTFE加工除以上介紹一次加工工藝外，還有一些新開(kāi)發(fā)的二次加工技術(shù)值得關(guān)注，如PTFE真空成型技術(shù)、熱壓成型與熱吹塑成型技術(shù)、等壓成型加工技術(shù)等。PTFE是耐腐蝕管道、管件、波紋管、泵體、閥門(mén)、釜、槽、塔和各類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的耐腐蝕襯里首選材料；作為密封材料在機(jī)械、石化、交通運(yùn)輸、紡織和建筑行業(yè)使用十分廣泛；PTFE還可用做閥門(mén)、軸承、活塞環(huán)、導(dǎo)軌等要求耐蝕和低摩擦件；根據(jù)PTFE薄膜處理后具有選擇透氣性，可用做分離材料，有選擇的透過(guò)氣體或液體，尤其是過(guò)濾腐蝕性液體；由于聚四氟乙烯的優(yōu)良的生物相容性，近些年來(lái)許多人將其作為生物材料進(jìn)行了深入的研究，近年來(lái)國(guó)內(nèi)外開(kāi)發(fā)將PTFE膜用作人造器官，如人造血管、心臟瓣膜等，例如在臨床上將其作為人工血管、鼻部整形中的假體支架材料，都取得了良好的效果。根據(jù)目前國(guó)內(nèi)外研究生產(chǎn)與應(yīng)用狀況，我國(guó)應(yīng)該大力發(fā)展改性PTFE材料，使其商品化、系列化、高性能化，尤其重要是優(yōu)先發(fā)
[0004]展需求量大流動(dòng)性好玻璃纖維、碳纖維、石墨、銅粉填充的PTFE，充分利用我國(guó)稀土資源，開(kāi)發(fā)稀土填充PTFE和納米改性PTFE新品種將是我國(guó)今后重點(diǎn)研究方向。
[0005]由于PTFE極低的表面活性和不粘性限制了它與其他復(fù)合材料的復(fù)合，特別是PTFE薄膜與其他
[0006]骨架材料的粘結(jié)，因此必須對(duì)FE材料進(jìn)行一定的表面改性，以提高其表面活性。PTFE常用的表面改性技術(shù)有化學(xué)處理法、高溫熔融法、輻射接枝法、等離子體處理法以及激光輻射改性法等。這些方法的基本設(shè)計(jì)思路或是引入極性基團(tuán)，增強(qiáng)界面的結(jié)合力；或是消除弱界面層，形成強(qiáng)化表面層；或是調(diào)整表面粗糙度，賦予拋錨效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種膨體聚四氟乙烯膜的微孔控制改性方法。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0009]一種膨體聚四氟乙烯膜的微孔控制改性方法，包括以下步驟:
[0010]I)通過(guò)腐蝕液與膨體聚四氟乙烯膜發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，扯掉材料表面上的部分氟原子，在表面留下碳化層和某些極性基團(tuán)；
[0011]2)在膨體聚四氟乙烯膜表面引人羥基、羰基和不飽和鍵等極性基團(tuán)，使表面能增大，接觸角變小，潤(rùn)濕性提高，由難粘變?yōu)榭烧常?br>[0012]3)實(shí)用鈉一萘溶液法，鈉一萘溶液是由鈉、萘在四氫呋喃、乙二醇二甲醚等活性醚中溶解或絡(luò)合而成的，Na將最外層電子轉(zhuǎn)移到萘的空軌道上，形成陰離子自由基，再與Na形成離子對(duì)，釋放出大量的共振能，生成了墨綠色金屬有機(jī)化合物的混合溶液。這些化合物的反應(yīng)活性很高，與PTFE接觸時(shí)，鈉能破壞C一F鍵，脫去PTFE表面上的部分氟原子，這樣就在表面留下了碳化層和某些極性基團(tuán)。紅外光譜表明，改性后的PTFE表面引入了 C = O、C:C、COOH等極性基團(tuán)，這些基團(tuán)能使表面能增大，接觸角變小，濕潤(rùn)性提高，由難粘變?yōu)榭烧场?br>[0013]所述步驟3)后還包括在膨體聚四氟乙烯膜中加入填充劑，從而改善和克服PTFE的缺陷，在保持其原有優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，利用復(fù)合效應(yīng)，改善其綜合性能。
[0014]本發(fā)明的有益效果是:
[0015]本發(fā)明的膨體聚四氟乙烯膜的微孔控制改性方法優(yōu)點(diǎn)是耐候性、耐濕熱性比其他方法顯著，適于長(zhǎng)期戶外使用，粘接表面積增大，粘接強(qiáng)度提高。這種方法具有操作簡(jiǎn)單、處理時(shí)間短、速度快，不需要催化劑、引發(fā)劑，可在常溫下反應(yīng)，接枝率容易控制等特點(diǎn)，非常適合聚四氟乙烯和其他氟聚合物表面的改性。
[0016]本發(fā)明的膨體聚四氟乙烯膜的微孔控制改性方法有利于跨界面方向以及沿界面方向的成鍵，故PTFE表面與其他材料的粘接性能明顯增強(qiáng)。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述:
[0018]一種膨體聚四氟乙烯膜的微孔控制改性方法，包括以下步驟:
[0019]4)通過(guò)腐蝕液與膨體聚四氟乙烯膜發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，扯掉材料表面上的部分氟原子，在表面留下碳化層和某些極性基團(tuán)；
[0020]5)在膨體聚四氟乙烯膜表面引人羥基、羰基和不飽和鍵等極性基團(tuán)，使表面能增大，接觸角變小，潤(rùn)濕性提高，由難粘變?yōu)榭烧常?br>[0021]6)實(shí)用鈉一萘溶液法，鈉一萘溶液是由鈉、萘在四氫呋喃、乙二醇二甲醚等活性醚中溶解或絡(luò)合而成的，Na將最外層電子轉(zhuǎn)移到萘的空軌道上，形成陰離子自由基，再與Na形成離子對(duì)，釋放出大量的共振能，生成了墨綠色金屬有機(jī)化合物的混合溶液。這些化合物的反應(yīng)活性很高，與PTFE接觸時(shí)，鈉能破壞C一F鍵，脫去PTFE表面上的部分氟原子，這樣就在表面留下了碳化層和某些極性基團(tuán)。紅外光譜表明，改性后的PTFE表面引入了 C = O、C:C、COOH等極性基團(tuán)，這些基團(tuán)能使表面能增大，接觸角變小，濕潤(rùn)性提高，由難粘變?yōu)榭烧场?br>[0022]所述步驟3)后還包括在膨體聚四氟乙烯膜中加入填充劑，從而改善和克服PTFE的缺陷，在保持其原有優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，利用復(fù)合效應(yīng)，改善其綜合性能。
[0023]聚四氟乙烯作為一種特種工程塑料，發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。多種改性方法使得聚四氟乙烯的性能不斷得到改善，應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛。我國(guó)是全球聚四氟乙烯的主要生產(chǎn)國(guó)和使用國(guó)，但是在技術(shù)、產(chǎn)品方面仍與國(guó)外有較大差距，特別是在聚四氟乙烯改性研究和加工應(yīng)用水平方面差距更大，國(guó)內(nèi)有關(guān)生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)該加強(qiáng)與相關(guān)高等院校以及科研機(jī)構(gòu)的合作，在完善聚四氟乙烯生產(chǎn)技術(shù)同時(shí)，重點(diǎn)研究和開(kāi)發(fā)聚四氟乙烯的應(yīng)用與改性加工技術(shù)，大力發(fā)展改性聚四氟乙烯材料，使其商品化、系列化、高性能化，以此促進(jìn)我國(guó)聚四氟乙烯產(chǎn)業(yè)的提升，保證我國(guó)聚四氟乙烯工業(yè)快速發(fā)展。
[0024]上面所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本發(fā)明的構(gòu)思和范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)構(gòu)思前提下，本領(lǐng)域中普通工程技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變型和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明的保護(hù)范圍，本發(fā)明請(qǐng)求保護(hù)的技術(shù)內(nèi)容已經(jīng)全部記載在權(quán)利要求書(shū)中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種膨體聚四氟乙烯膜的微孔控制改性方法，其特征是包括以下步驟: 1)通過(guò)腐蝕液與膨體聚四氟乙烯膜發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，扯掉材料表面上的部分氟原子，在表面留下碳化層和某些極性基團(tuán)； 2)在膨體聚四氟乙烯膜表面引人羥基、羰基和不飽和鍵等極性基團(tuán)，使表面能增大，接觸角變小，潤(rùn)濕性提高，由難粘變?yōu)榭烧常? 3)實(shí)用鈉一萘溶液法，鈉一萘溶液是由鈉、萘在四氫呋喃、乙二醇二甲醚等活性醚中溶解或絡(luò)合而成的，Na將最外層電子轉(zhuǎn)移到萘的空軌道上，形成陰離子自由基，再與Na形成離子對(duì)，釋放出大量的共振能，生成了墨綠色金屬有機(jī)化合物的混合溶液。這些化合物的反應(yīng)活性很高，與PTFE接觸時(shí)，鈉能破壞C一F鍵，脫去PTFE表面上的部分氟原子，這樣就在表面留下了碳化層和某些極性基團(tuán)。紅外光譜表明，改性后的PTFE表面引入了 C = O、C:C、COOH等極性基團(tuán)，這些基團(tuán)能使表面能增大，接觸角變小，濕潤(rùn)性提高，由難粘變?yōu)榭烧场?.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膨體聚四氟乙烯膜的微孔控制改性方法，其特征在于所述步驟3)后還包括在膨體聚四氟乙烯膜中加入填充劑，從而改善和克服PTFE的缺陷，在保持其原有優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，利用復(fù)合效應(yīng)，改善其綜合性能。
【專(zhuān)利摘要】一種膨體聚四氟乙烯膜的微孔控制改性方法，其特征是包括以下步驟：通過(guò)腐蝕液與膨體聚四氟乙烯膜發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，扯掉材料表面上的部分氟原子，在表面留下碳化層和某些極性基團(tuán)；本發(fā)明的膨體聚四氟乙烯膜的微孔控制改性方法優(yōu)點(diǎn)是耐候性、耐濕熱性比其他方法顯著，適于長(zhǎng)期戶外使用，粘接表面積增大，粘接強(qiáng)度提高。這種方法具有操作簡(jiǎn)單、處理時(shí)間短、速度快，不需要催化劑、引發(fā)劑，可在常溫下反應(yīng)，接枝率容易控制等特點(diǎn)，非常適合聚四氟乙烯和其他氟聚合物表面的改性。
【IPC分類(lèi)】C08J7/12
【公開(kāi)號(hào)】CN105085967
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410213377
【發(fā)明人】宗昀, 蔣輝
【申請(qǐng)人】江蘇東邦科技有限公司
【公開(kāi)日】2015年11月25日
【申請(qǐng)日】2014年5月20日