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改进聚四氟乙烯亲水性的研究
发布日期:2017-06-01   浏览次数:74
核心提示:聚四氟乙烯纤维具有非常强的拒水性,使聚四氟乙烯的应用受到了限制。本论文阐述了聚四氟乙烯拒水的原因,介绍了现有的提高聚四氟乙烯亲水性的方法,比较分析各种方法的优缺点并提出今后提高聚四氟乙烯亲水性能的研究方向。
 化学腐蚀改性的原理是通过各种腐蚀液与聚四氟乙烯发生化学反应,从而除去聚四氟乙烯表面的氟原子,这样聚四氟乙烯的表面能就得到降低,进而提高聚四氟乙烯表面的亲水能力。现在研究使用的腐蚀液主要包括:金属钠的氨溶液、钠奈四氢呋喃溶液、碱金属汞齐、锇酸、五羰基铁。钠-萘溶液改性方法法是目前是世界上公认的一种效果良好的、较经典的一种改性方法[15]。钠-萘溶液改性机理是:通过化学反应在萘的空轨道上引入钠的最外层电子进而形成阴离子自由基;再将阴离子自由基与Na+组成离子对。在这个反应进行的过中程会释放出大量的共振能,并且会得到一种颜色为深绿色的金属有机化合物的混合溶液。当利用这种高活性的金属有机化合物的混合溶液与聚四氟乙烯发生化学反应时,就会使聚四氟乙烯分子中的C-F键受到破坏,使C原子表面的F原子被除去,进而会在聚四氟乙烯表面留下单独的碳化层。这样就可以将某些极性基团引入聚四氟乙烯表面,可引入的极性集团有:-CO、C=C、-CH、-COOH等。由于极性基团的引入提高了聚合物的表面能、降低接触角、进而改进了聚四氟乙烯表面的浸润性。

Brecht等[16]选用钠萘-四氢呋喃溶液对聚四氟乙烯进行,处理时间为30 s。经过处理的聚四氟乙烯表面上的F/C原子比(物质的量比)由2:1降至0.17:1,并且引进了含氧基团(O/C原子比为0.2),从而使聚四氟乙烯的亲水性能得到提高。

郑军等[17]选用钠萘处理液对聚四氟乙烯微孔薄膜进行表面改性。试验结果表明:经过钠萘处理液改性后的聚四氟乙烯薄膜表面的F元素含量明显减少并且在聚四氟乙烯膜表面形成了一层粗糙处理层;经过不断的试验得出处理液的最佳浓度为0.4 mol/L,在此浓度下薄膜的亲水性和粘接性能得到明显改善。

Mohammed等[18]先将聚四氟乙烯微孔膜在四卤化硅环境中进行处理,再对处理后的聚四氟乙烯进行水解,就可以得到表面含有硅酸活性层的聚四氟乙烯微孔膜。由水接触角的测定结果表明聚四氟乙烯膜表面已经被活化,润湿性得到大大的提高。

Shifang Wang[19]等采用高锰酸钾与硝酸的混合溶液对聚四氟乙烯微孔膜进行化学氧化处理,并且对接触角进行了测定用以评估强氧化处理的效率。并且研究了不同实验时间和实验温度对聚四氟乙烯微孔膜接触角的影响。结果表明,处理温度为100℃、处理时间为3h,这种条件下强氧化处理效率最高,聚四氟乙烯微孔膜的接触角从133°降至30°。

 
 
 
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