盡管PTFE具有優(yōu)異的性能,但其缺點(diǎn)(如壓縮回彈性差,蠕變大和“冷流現(xiàn)象”)會(huì)影響PTFE的密封性能,因此,改性聚四氟乙烯進(jìn)一步提高其綜合性能是研究的重點(diǎn)。目前,聚四氟乙烯的改性主要是與其他材料復(fù)合,并利用復(fù)合材料的特性來彌補(bǔ)聚四氟乙烯本身的不足,從而達(dá)到改性的目的,主要方法有:表面處理改性,填充改性,共混改性等。
一、表面處理改性,PTFE極低的表面活化性和不粘特性限制了它與其他材料的復(fù)合, PTFE材料的表面改性是為了改善表面活化性,常用的PTFE表面改性技術(shù)如下:
1.表面活化技術(shù)
(1)等離子活化方法。用氬,氦,氫,氮和其他氣體的等離子體處理PTFE材料,以增加其表面的自由能,提高其潤濕性和附著力,并形成可以膠接在表面上的表面活化層。
(2)輻照活化法。通過高能射線的輻照使表面脫氟,從而產(chǎn)生與其他材料的粘合效果。
(3)電暈放電活化方法。經(jīng)過適當(dāng)?shù)碾姇炋幚砗,在一定的氣氛中,PTFE會(huì)在其表面形成膠接的活化層;
(4)醋酸鉀活化法。在特定溫度下將PTFE浸入熔融的醋酸鉀中,經(jīng)過一定的處理時(shí)間后,在其表面上會(huì)形成具有一定程度活化作用的活化層。
(5)特定混合液處理活化方法,例如,PTFE在一定配比的氫氧化鈉、二丙烯基聚氰胺混合液中加熱處理一定時(shí)間即可提高其表面活化性。還有一些其他活化處理法,如特斯拉空心變壓器放電活化法、準(zhǔn)分子激光活化法等。
2.化學(xué)腐蝕表面改性
PTFE也可以通過用某些化學(xué)物質(zhì)腐蝕其表面進(jìn)行改性。常用的表面腐蝕劑如下:
(1)鈉金屬的氨溶液。用一定濃度的該溶液處理PTFE后,其接觸角可以從108°減小到52°,從而可以與其他材料用環(huán)氧粘結(jié)劑復(fù)合。
(2)鈉萘四氫呋喃溶液。表面改性可以通過用一定濃度的鈉,萘和四氫呋喃溶液處理PTFE來實(shí)現(xiàn)。還有其他的一些腐蝕性,如堿金屬汞齊腐蝕,酸性腐蝕,五碳基鐵腐蝕等。
3、表面沉積改性
將PTFE 浸入一些金屬氫氧化物的膠體溶液中,使膠體粒子沉積在PTFE 表面,從而增大其潤濕角,達(dá)到改善其表面活化性的目的,上述的一些方法主要適用于PTFE 薄膜的表面改性,這些方法各有優(yōu)缺點(diǎn),合理應(yīng)用或?qū)ふ倚碌谋砻婊罨幚矸椒ㄊ菙U(kuò)大PTFE 薄膜應(yīng)用的主要途徑。
二、填充改性
在聚四氟乙烯中加入不同的填料制成填充聚四氟乙烯,能有效地改進(jìn)其性能,常用的填料有碳纖維、玻璃纖維、青銅粉、石墨、二硫化鉬以及一些聚合物填劑。
(1)、碳纖維。碳纖維可改進(jìn)聚四氟乙烯的機(jī)械性能、耐熱性和耐摩擦性。碳纖維填充聚四氟乙烯的線膨脹系數(shù)小,導(dǎo)熱率高,其模壓強(qiáng)度、耐蠕變性以及在水中的耐磨耗性均有大幅度提高。
(2)、玻璃纖維。一般填充到聚四氟乙烯的玻璃纖維直徑為10~13μm ,平均長度為80μm ,長徑比為5~10 ,填充量一般為15 %~25 %,加玻璃纖維將使其耐蠕變性和抗冷流性得到較為顯著的改善,耐磨性能也會(huì)大大提高。但隨著玻璃纖維含量的提高,其拉伸強(qiáng)度、伸長率及韌性會(huì)逐漸下降,摩擦系數(shù)逐漸增大。
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