等離子表面處理能改善聚四氟乙烯(PTFE)的表面親水性和粘接性能

文章出處：等離子清洗機(jī)廠家 | 深圳納恩科技有限公司| 發(fā)表時(shí)間：2022-04-16

聚四氟乙烯(PTFE)具有優(yōu)異的化學(xué)惰性、熱穩(wěn)定性、疏水性和低表面能等特性，被廣泛用于電子、化工、紡織、環(huán)境等領(lǐng)域。由于聚四氟乙烯(PTFE)的表面能極低，且表面潤(rùn)濕性和粘接性差，這限制了其在黏結(jié)、印染等方面的應(yīng)用，需要通過表面改性以增強(qiáng)聚四氟乙烯(PTFE)與其他材料的界面親和性。

等離子體表面改性技術(shù)興起于20世紀(jì)六七十年代，被應(yīng)用于材料表面的清潔、活化和改性，可增強(qiáng)材料表面黏附性、改善表面黏合性和定制表面能，因此在微加工、超大規(guī)模集成電路、半導(dǎo)體薄膜器件、化學(xué)合成、高分子材料表面處理等方面應(yīng)用廣泛。等離子體改性法具有處理溫度低且時(shí)間短、不影響基體的固有特性、無污染的特點(diǎn)，是聚四氟乙烯(PTFE)表面改性的有效手段。

聚四氟乙烯（PTFE）與橡膠一樣屬于低表面能、難粘合材料，以聚四氟乙烯(PTFE)為基材進(jìn)行等離子體處理表面改性，進(jìn)行表面X射線光電子能譜儀（XPS）分析）、外觀和表面附著力分析，研究等離子體處理對(duì)材料性能的影響。

PTFE基材采用等離子體表面技術(shù)改性前后的XPS譜分析結(jié)果如表1所示。

從表 1 可以看出，經(jīng)等離子體改性后， F元素在 PTFE基材表面的占比下降 11. 01%，C，O，N 元素占比增大，并且新增了4 種化學(xué)鍵。

PTFE基材等離子體技術(shù)改性前后表面采用電子顯微鏡（SEM）觀察，結(jié)果如圖2所示。

從圖2可以看出，等離子體技術(shù)改性前PTFE基材表面較為平滑，改性后表面密布細(xì)小孔，材料表面積相對(duì)增大。等離子體中的正離子、電子、中性粒子、激發(fā)態(tài)原子等對(duì)材料表面起到除去弱邊界層，氧化、刻蝕材料表面的作用，增加了聚四氟乙烯(PTFE)基材表面粗糙度。

等離子體引發(fā)過程中產(chǎn)生的活性粒子和極性基團(tuán)可以移除聚四氟乙烯(PTFE)表面的F并產(chǎn)生自由基，引發(fā)表面發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)或形成不飽和鍵，暴露于空氣中后又會(huì)與02等發(fā)生反應(yīng)，從而引入O和N元素并生成新的官能團(tuán)。PTFE表面F/C比例越低、(0+N/C)比例越高，表明有越多的C-F2鍵被打斷并生成更多的官能團(tuán)，從而使聚四氟乙烯(PTFE)的表面黏附性得到改善。

SEM結(jié)果表明，經(jīng)等離子體表面處理后聚四氟乙烯(PTFE)的表面粗糙度增大，這是其黏結(jié)性能改善的原因之一。聚四氟乙烯(PTFE)的表面黏附性與表面F／C、（O＋N）／C比例有直接關(guān)系。樣品的XPS分析表明，等離子體處理可以降低聚四氟乙烯(PTFE)表面的F／C比例并引入新的活性基團(tuán)，這是黏結(jié)性能提升的重要原因。等離子體表面處理能提高聚四氟乙烯(PTFE)的表面親水性，經(jīng)不同氣體等離子體處理后聚四氟乙烯(PTFE)表面黏附性均有顯著提升。