聚四氟乙烯表面处理方法综述

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聚四氟乙烯表面处理方法综述
杨家义，孔建
(合肥通用机械研究院，安徽合肥 230031)
摘 要: 从聚四氟乙烯的表面性能出发，研究其性能特点，进而介绍了化学处理、高温熔融、辐射
接枝、等离子体、电解还原以及激光处理等聚四氟乙烯的各种表面处理方法。最后指出正是因为这些处
理方法的不同，才为聚四氟乙烯的改性提供了更多的途径。
关键词: 聚四氟乙烯；表面性能；处理方法
中图分类号: TQ325.4， TG494 文献标识码: A 文章编号: 1672-2191(2009)01-0024-04
聚四氟乙烯(PTFE)分子结构中，以碳原子为骨
架，周围被氟原子覆盖。由于C-F 键的键能很大，
而且分子结构又完全对称，这使其具有极好的耐
热、耐寒性(使用温度-250260℃)；极好的耐化学
腐蚀性，不溶解或溶胀于任何已知溶剂中，即使在
高温下王水对其也不能起作用；优异的电绝缘性；
突出的不粘性，几乎所有的黏性物质都不能黏附在
其表面；独特的自润滑性及低摩擦系数等-系列优
异的综合性能。它被称为塑料王”，广泛应用
于化工、电子、医药及尖端技术方面。
虽然PTFE 性能优异，但由于其表面能低，润
湿性能差，不能很好地被粘接，与其他物质相容性
不好，从而限制了其在-些特殊领域中的应用。多
年来，研究学者提出了很多表面处理方法，取得了
相应的成果，为PTFE 的应用作出了很大贡献。
1 PTFE 表面性能的介绍
物体表面性能涉及的理论和领域极为广泛，可
谓无处不存在表面”。在高聚物表面理论中，大
部分体系都涉及不同表面之间的融合与作用，多相
体系的根本问题可以归结到表面之间的相互作用
上，实际是关于它们之间的界面性质和作用的问
题。表1 是各类塑料的-些表面性能数据[1]
。
表1 各类塑料表面性能
Tab.1 Surface properties of various plastics
塑料名称 水对其接 临界表面张力/ 接着能/
触角/(°) (μN.cm-1
) (J.cm-1
)
氟塑料46 115 178 420
PTFE 114 185 431
有机硅树脂 90110 200220 478727
石蜡 105106 538572
聚乙烯 88 310 752
尼龙 77 460 977
表面润滑性PTFE 具有螺旋形结构，C-C 主
链完全被由氟原子组成的外壳所包围，组成了-个
完整的圆柱体，分子较僵硬，这种圆柱形结构使得
PTFE 分子间的吸引力变得很微弱，再加上分子形
状是螺旋形的，使得PTFE 分子间很容易滑动。所
以，聚四氟乙烯是所有聚合物中摩擦系数最低的。
接触角聚合物界面的润湿性能就是通常所说
的亲润行为或亲和力的反映。根据Young
， s 方程，
可根据接触角判定界面的润湿性。当接触角为0°
时，液体完全润湿固体表面；当接触角≥90° 时，
液体由部分润湿到不润湿固体表面；当接触角为
180° 时，液体与固体表面只有点接触，处于完全
不润湿状态。由表1 可看出PTFE 与水的接触角为
114° ，氟塑料46与水的接触角为115° 。这２种物
质的接触角最大，与水之间是属于部分润湿关系，
与其他塑料相比，润湿性最差。
表面张力高聚物的表面是用表面张力这-参
数表征的，表面张力总是力图缩小物体的表面而趋
向稳定。物体的表面张力与物质的相态、分子结
构、极性等因素关系密切。不同物质的表面张力的
差异性与其分子间的作用力大小相关，相互作用力
大的表面张力大，相互作用力小的表面张力校通
倡表面张力高于100×10-3
N/m的称为高能表面，
低于100×10-5
N/m的称为低能表面。高聚物的表面
都属于低能表面。由表1 可看出PTFE和氟塑料46
的临界表面张力较小，这是由材料的密度和等张比
容等因素造成的。
接着能固体排斥与之接触的液体所做的功W
即为接着能。表1所示的PTFE具有最小的接着能，
这说明PTFE 最容易排斥与之接触的液体，胶黏剂