聚四氟乙烯纖維課件

新纖維---聚四氟乙烯（PTFE)聚四氟乙烯纖維

（polytetrafluoroethylenefiber）纖維強(qiáng)度17.7～18.5cN/dtex延伸率25％～50％

1938年DuPont公司研究氟烷制冷劑時(shí)發(fā)現(xiàn)了PTFE,并于1949年實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)80年代初開始生產(chǎn)可溶性聚四氟乙烯纖維，主要是單絲，日本、蘇聯(lián)、奧地利等國也有生產(chǎn)

分子結(jié)構(gòu)聚四氟乙烯纖維特性優(yōu)點(diǎn)：化學(xué)穩(wěn)定性極好，耐腐蝕性優(yōu)于其他合成纖維品種；具有較好的耐氣候性和抗撓曲性;較高的機(jī)械強(qiáng)度和良好的血液相容性;不足：染色性與導(dǎo)熱性差，熱膨脹系數(shù)大,易產(chǎn)生靜電；蠕變和耐磨性差,有極高的熔體粘度；表面能低、濕潤(rùn)能力差和化學(xué)惰性強(qiáng)聚四氟乙烯纖維特性

摩擦系數(shù)

潤(rùn)濕性能

溶解度參數(shù)摩擦系數(shù)PTFE具有螺旋形結(jié)構(gòu)，C-C主鏈完全被由氟原子組成的外殼所包圍，組成了一個(gè)完整的圓柱體，分子較僵硬。這種圓柱形結(jié)構(gòu)使得PTFE分子間的吸引力變得很微弱，再加上分子形狀是螺旋形的，使得PTFE分子間很容易滑動(dòng)。所以，聚四氟乙烯是所有聚合物中摩擦系數(shù)最低的。溶解度參數(shù)PTFE與其他物質(zhì)相容性較差的問題，這是由于2種物質(zhì)的溶解度參數(shù)相差較大造成的。由表2可知，在所列的塑料中，PTFE的溶解度參數(shù)最小，與其他塑料的溶解度參數(shù)差別較大，所以根據(jù)相似相容的原理，PTFE與其他塑料的相容性較差，其被粘接的可能性也就最小。聚四氟乙烯表面改性化學(xué)改性方法其他改性方法鈉-萘絡(luò)合物化學(xué)改性等離子體法電解還原法物理改性方法高溫熔融法輻射接枝法激光處理法高溫熔融法輻射接枝法等離子體法電解還原法聚四氟乙烯纖維的表面改性方法

為了彌補(bǔ)PTFE性能上的不足,對(duì)PTFE進(jìn)行改性,開發(fā)新型PTFE復(fù)合材料,已成為目前PTFE的主要研究和發(fā)展方向。鈉-萘處理液---（等物質(zhì)的量的鈉和萘在四氫呋喃、乙二醇乙二醚等活性醚中溶解或絡(luò)合而成）反應(yīng)機(jī)理：（1）到萘空軌道上，形成陰離子自由基，再與Na+形成電子對(duì)；（2）萘基陰離子轉(zhuǎn)移到PTFE上，使其失去氟離子而生成一個(gè)中性基團(tuán)；（3）進(jìn)而這些基團(tuán)重新形成C-C鍵而交聯(lián)；改性PTFE表面存在羥基，羰基，羧基等活性基團(tuán)，從而改善了PTFE的表面性能。缺點(diǎn)：1.處理后的PTFE表面明顯變暗或者呈棕黑色；

2.將其長(zhǎng)期暴露在光照下，粘結(jié)性能會(huì)明顯下降；

3.需要處理大量廢液，操作危險(xiǎn)性較高；

鈉-萘絡(luò)合物化學(xué)改性高溫熔融改性基本原理：在高溫下，使PTFE表面的結(jié)晶形態(tài)發(fā)生變化，嵌入一些表面能高、易黏合的物質(zhì)如SiO2、Al粉等。這樣冷卻后就會(huì)在PTFE表面形成一層嵌有可粘物質(zhì)的改性層。由于易粘物質(zhì)的分子已進(jìn)入PTFE表層分子中，所以破壞該改性層就相當(dāng)于分子間破壞，粘接強(qiáng)度很高。優(yōu)點(diǎn)：耐候性、耐濕熱性比其他方法顯著，適于長(zhǎng)期戶外使用。不足之處：高溫?zé)Y(jié)時(shí)PTFE會(huì)放出一種有毒物質(zhì)，而且PTFE形狀不易保持。

輻射接枝法將PTFE置于苯乙烯、丙烯酸類等可聚合的單體中，以Co60

輻射使單體在PTFE表面發(fā)生化學(xué)接枝聚合，從而使PTFE表面形成一層易于粘接的接枝聚合物。接枝后的PTFE三維方向均勻長(zhǎng)大，形狀保持，但失去原PTFE的光澤和潤(rùn)滑感。表面粗糙程度隨接枝量的增加而增大，但表面不變色。優(yōu)點(diǎn)：1.操作簡(jiǎn)便，情節(jié)，快速；缺點(diǎn)：1.改性后PTFE表面失去光滑感；2.接枝率易于控制；2.PTFE基體受到破壞，力學(xué)性能下降；

3.無需引發(fā)劑和催化劑；

等離子體改性含氟材料的等離子體通用改性方法：將含氟材料放在等離子體發(fā)生器中，先將系統(tǒng)抽到1.33Pa真空度，然后通入微量惰性氣體并調(diào)節(jié)真空度為133.32Pa左右。當(dāng)通電激發(fā)高頻線圈時(shí)，活化的惰性氣體與聚合物表面作用15min以上，結(jié)果在表面上生成了堅(jiān)韌的和可膠接的表皮層，對(duì)水的接觸角由111°下降到91°。優(yōu)點(diǎn)：1.處理溫度低，時(shí)間短，處理深度僅限于離表面幾個(gè)納米處，因而不影響機(jī)體的固有特性；

2.可以根據(jù)材料的性能特點(diǎn)，采用不同氣體介質(zhì)進(jìn)行處理，等離子體可參與或不參與材料表面的化學(xué)反應(yīng)，對(duì)材料最終表面的化學(xué)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)提供了更好的可控性，具有更高的效率；

3.無污染，無廢氣廢液等；缺點(diǎn)：1.設(shè)備昂貴；

2.處理后效果維持時(shí)間不長(zhǎng)；等離子體改性經(jīng)等離子體處理后，PTFE表面經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)去氟效應(yīng)和生成新的功能基團(tuán)（如含氧、含氮基團(tuán)等），若將等離子體處理后的聚合物暴露在含有氧氣的潮濕空氣中，則被處理的表面會(huì)進(jìn)一步發(fā)生反應(yīng)（如氧化、羥基化和形成過氧化物等）。激光改性

用ArF作激元的激光器處理PTFE，它的基本原理是用激光器照射某物質(zhì)，使它與PTFE表面發(fā)生反應(yīng)。用ArF激光器照射處在某氣態(tài)物質(zhì)氛圍中的PTFE膜，使該物質(zhì)與膜表面發(fā)生基團(tuán)反應(yīng)，這樣就在PTFE膜表面引進(jìn)了易黏合的物質(zhì)，改善了粘