中頻交流脈沖等離子體PTFE表面改性研究.pdf

1、聚四氟乙烯(PTFE)具有高度的化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、電絕緣性和異常的潤滑性等許多優(yōu)良的物理化學(xué)性能，因而得到廣泛的應(yīng)用。但是聚四氟乙烯的親水性和粘接性很差大大限制了它在某些領(lǐng)域的應(yīng)用。 本文結(jié)合對聚四氟乙烯進行表面親水性能改進的實際工程需要，采用自行研制的100kHz中頻交流脈沖電源產(chǎn)生等離子體,對聚四氟乙烯進行了表面改性研究。主要摸索了處理時間、壓強、電壓、氣氛等工藝參數(shù)對改性結(jié)果的影響，得到了最佳工藝條件。對改性效果的時效

2、性進行了考察。通過接觸角測量、掃描電鏡(SEM)、X射線光電子能譜(XPS)等手段對作用前后的親水性、表面形貌、化學(xué)成分的改變進行了檢測和分析。對中頻交流脈沖等離子體的作用機理進行了初步探討，從處理前后PTFE表面物理性質(zhì)及化學(xué)結(jié)構(gòu)改變的情況分析，得出了如下結(jié)論： SEM顯示，中頻交流脈沖等離子體作用后的聚四氟乙烯表面粗糙度較直流等離子體、直流脈沖等離子體更明顯；接觸角測量低達43度；XPS測試表明中頻交流脈沖等離子體作用后，P

3、TFE處理后樣品表面引入了含O基團及含N基團，分子中F的含量大大減少，F(xiàn)/C下降到0.4。通過實驗和測試數(shù)據(jù)的分析我們認為：1)刻蝕造成的表面粗糙有利于在聚四氟乙烯與其他材料之間形成鎖溝，因而有利于其粘結(jié)性能的改善。2)由于背景氣體的參與及處理后的自由基作用使PTFE的表面引入了含O基團及含N基團。引入的含O極性基團將大大增加PTFE親水性和與其他材料表面的粘接性。3)去氟效果使樣品表面的主鏈上的C在不同的 PTFE分子間形成交叉連接，

4、即表面交聯(lián)，能有效地阻止親水基團向內(nèi)部翻轉(zhuǎn)，此外處理后樣品表面硬度也有所提高。 本文對中頻交流脈沖的放電過程進行了分析： 1)中頻交流放電在時間上呈現(xiàn)周期性的變化。在一個周期內(nèi)由于放電電壓的交替變化，使得陰陽極交替變換，引起等離子體分布的變化，對聚四氟乙烯表面的親水性能改變起著特殊的作用。 2)特別提出了中頻交流脈沖等離子體對聚四氟乙烯進行表面改性時負向脈沖增強氧化作用的觀點。強調(diào)了在負脈沖時(樣品所處位置為陽極

5、)的氧化作用對聚四氟乙烯表面親水改性的重要作用。 3)指出了用中頻交流脈沖等離子體在本實驗條件下改性材料的最佳放置位置是貼近電極處，并對此進行了解釋。 4)極間距在保證輝光不熄滅的前提下越小越好。 5)分析了脈沖輝光放電處理效果比直流輝光放電好的原因。 6)指出直流脈沖放電中的上升沿、下降沿對處理起著決定性作用。 7)指出了在一定范圍內(nèi)中頻交流脈沖等離子體增大占空比可以改善處理效果，占空比的增大使