铁氟龙称为塑料之王具有化学惰性和低表面能,难以和其他材料粘接,因此必须对铁氟龙材料进行一定的表面改性,以提高其表面活性。
1.钠 - 萘溶液置换法
钠 - 萘溶液置换法是目前已知中效果较好的一种改性方法。原理是:Na将最外层电子转移到萘的空轨道上,形成阴离子自由基;再与Na+形成离子对,释放出大量的共振能,生成了深绿色金属有机化合物的混合溶液。这些化合物混合溶液活性很高,与 PTFE发生化学反应,破坏 C - F 键,扯掉表面上的部分氟原子,在表面留下了碳化层和引入某些如-CO、C=C、-CH、-COOH 等极性基团。这些极性基团使得聚合物表面能增大、接触角变小、浸润性提高,从而由难粘变为可粘。
2.等离子处理技术
等离子处理技术是将试样置于特定的离子处理装置里面,通过离子轰击或注入聚合物的表面,使其发生碳 -氟键和碳 -碳键的断裂,生成大量自由基,同时也可引入活性基团,增加 PTFE的表面自由能,改善其润湿性和粘接性的一种改性方法。目前已报道的等离子气体有:C
F4、C2F6、CF3H 、CF3Cl、CF3Br、NH3、N2、NO、O2、H2O、CO2、SO2、H2/N2、CF4/O2、O2/He、空气、He、Ar、Kr、Ne等。
3.准分子激光处理
准分子激光处理相对于钠 - 萘金属溶液和射频等离子体处理具有较好的选择性和耐久性。因此,最近几年来成为众多学者研究的热点。准分子激光处理又有以下三种方法:一种是采用ArF、KrF或XeCl等激光器对处于某气态物质氛围中的PTFE进行照射,气态物质(N2H4)发生光分解,产生的活性原子或基团(H,NH2,N2H3和NH)攻击 PTFE的表面而使其发生脱氟反应,从而使 PTFE表面的氟原子含量降低,表面能和亲水性增加。
4.力化学粘接法
力化学粘接,即对涂有胶粘剂的聚合物表面进行摩擦,通过力化学作用,使聚合物表面产生力降解而形成大分子游离基,再与胶粘剂分子形成一定数量的共价键,产生牢固的结合界面,从而大大提高了接头的粘接强度,这已为电子自旋共振谱(ESR)和内反射红外光谱(ATRIR)研究所证实。力化学处理设备采用普通的固体表面机械加工设备即可,如抛光机、刷子、磁性研磨机等。因此力化学粘接法具有成本低、简便易行、胶粘强度高和耐久性好等特点。
5.激光辐射法
将PTFE置于一些可聚合的单体如苯乙烯、反丁烯二酸、甲基丙烯酸酯等中,用Co - 60辐射,使单体在PTFE的表面发生化学接枝聚合,在表面形成一层易于粘接的接枝聚合物,且接枝后表面变粗糙,粘接表面积增大,粘接强度提高。这种方法的优点是操作简单、处理时间短、速度快,但改性后的表面耐久性差,且辐射源对人体伤害较大。
6.高温熔融法
此法的基本原理是:在高温下,使PTFE表面的结晶形态发生变化,嵌入一些表面能高、易粘合的物质如SiO2、Al粉等;这样冷却后就会在PTFE表面形成一层嵌有可粘物质的改性层。
由于易粘物质的分子已进入 PTFE表层分子中,破坏它相当于分子间破坏,所以,粘接强度很高。此法的优点是耐候性、耐湿热性比其它方法显著,适于长期户外使用;不足之处在于高温烧结时 PTFE会放出一种有毒物质,且PTFE膜形状不易保持。
7. 气体热氧化法
难粘塑料表面经空气、氧气、臭氧之类的气体热氧化下,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剂的不良影响,还可以在空气中添加某种促进剂,如添加某些含N络合物,二元羧酸以及有机过氧化物等。气体热氧化法工艺简单,处理效果显著,没有公害,特别适用于PTFE的表面处理。但此法要求有与材料尺寸相当的鼓风烘箱或类似的加热设备,这样就使它的应用受到一定程度的限制。