PTFE的填充改性研究
PTFE的改性研究
PTFE的改性研究
尽管PTFE具有良好的物化性能，但是也存在一些缺陷，如其机械性能较差、线膨胀系数较大、耐蠕变性差、易冷流、耐磨性差、成型和二次加工困难等，使其应用受到一定限制。随着我国PTFE产能快速增加，加强PTFE改性技术研究与应用，开发新型高效的PTFE复合材料，已经成为目前国内PTFE的研究与发展方向。可以通过增强、填充、复配和共混等多种手段对PTFE进行改性，以弥补自身缺陷，主要方法有表面改性、填充改性和共混改性。
一、表面改性
PTFE极低的表面活性和不粘性限制了其与其他复合材料的复合，因此必须对PTFE材料进行一定的表面改性，以提高其表面活性。常用技术有（a），表面活化技术：可以采用高能射线的辐射使其表面脱氟，在一定装置和条件下与其他材料氟化接枝；用一些惰性气体的低温等离子处理PTFE材料，发生碳-氟或碳-碳键的断裂，生成大量自由基以增加PTFE的表面自由能，改善其润湿性和粘接性；将PTFE 浸入熔融的醋酸钾中，在适宜温度下处理形成具有一定活性的活化层；PTFE在一定配比的氢氧化钠、二丙烯基三聚氰胺混合液中加热处理，可以提高其表面活性；PTFE经过一定强度和时间的电晕处理，可以形成可胶接的活化层。（b），化学腐蚀改性：将PTFE经过一定化学试剂处理可以提高其表面活性，这些化学试剂可以是金属钠的氨溶液、萘钠四氢呋喃溶液、碱金属汞齐、五羰基铁溶液等。（c ），表面沉积改性：将PTFE浸渍在某些金属氢氧化物的胶体溶液中，使得胶体粒子沉积在PTFE表面，从而增大其湿润性，改善其表面活性，而易于与其他材料复合。上述表面改性方法主要适应于PTFE薄膜，改性后的薄膜广泛应用于化工防腐衬里、密封制品及润滑装置的设计与制造中。
二、填充改性
目前填充PTFE制品是产量最大的PTFE树脂产品，通过在PTFE树脂填充无机类、金属类和有机高聚物类等不同填料来改善PTFE的耐压性、耐磨性和冷却性。这些填料要求能经受住PTFE的烧结温度、不与PTFE反应、另外具有一定粒度并能改善PTFE的一些物化性能。值得注意的是，在国外，PTFE填充技术都是由PTFE树脂生产厂家完成，而我国则都是由加工生产企业来完成。
填充材料主要有：无机填充材料，主要有玻璃纤维、石墨、二硫化钼和碳纤维等；金属填充材料，通常采用铁、铜、铅、钼、钨、银等金属及其氧化物来填充PTFE，尤其是铜及其合金最为常用；有机填充材料主要是有机纤维和高分子聚合物。
三、共混改性
共混改性主要是利用PTFE的优异特点对一些树脂进行合金化处理，目前研究与应用前景看好，如PTFE/PA、PTFE/POM、PTFE/PC、PTFE/PI、PTFE/PPO、PTFE/PEEK、PTFE/PPS、PTFE/PES等合金产品层出不穷。
PTFE改性聚甲醛（POM）：POM具有极好的力学、化学和电性能，广泛应用于汽车、电子、精密机械和建材。国内采用冷压-热烧结工艺研制出一系列不同PTFE含量的的POM/PTFE的共混物，可以明显改善摩擦磨损性能、韧性、抗蠕变性和外观；还有通过高速混合PTFE 和增韧增容改性后的POM挤出造粒制得合金粒料，使改性后POM的摩擦磨损性能得到现状改善，其改善机理在于PTFE转移膜的形成；国外通过机械共混方法制备多种POM/PTFE共混物，即POM分别与PTFE、涂覆偶联剂PTFE、经过化学处理的PTFE等数种PTFE共混，结果表明经过化学反应处理的、加偶联剂的PTFE与POM之间产生很强的粘附作用，具有非常优异的性能。
PTFE改性聚苯硫醚（PPS）：PPS缺点在于耐冲击性能较差、而且加工成型困难。由于PTFE惰性表面很难与PPS进行粘接，日本从提高表面亲和力的观点出发，采用增溶剂以降低两相界面张力，并采用在高剪切速率下进行混炼的技术，使该非相容体系合金化。
国内利用PPS粉与混合剂混磨后，加入PTFE粉制成涂料，使得涂层具有优异的摩擦磨损性能、附着性、柔韧性和防粘性，其混合剂一般采用乙醇、水、二氧六环十二烷基磺酸钠的体系。PTFE/PPS合金解决了PPS熔体流动速率高、难以直接模塑成型的问题，在300℃以上仍能保持较高的力学性能，主要用于耐腐蚀的泵、阀、垫圈，以及动态密封、轴套、汽车引擎阀盖、色谱仪滑动密封件和导向件等。 PTFE改性聚酰胺（PA）：PA添加PTFE主要是提高其滑动性，据资料介绍，当PTFE填充量大于10%时候，PA的减摩耐磨性明显得到提高，如在PA体系中同时添加能于、与其部分相容的线型低密度聚乙烯/丙烯-苯乙烯的共聚物5%，PTFE10%，二者协同效应非常好，无论是从提高复合材料的性能，还是降低成本方面考虑，都是非常理想的改性方法。
PTFE改性聚酰亚胺（PI）：PI作为一种新型的工程塑料主要用于航空航天工业，近年来应用拓展到电子、汽车等领域。国外由33%PTFE、2%炭黑和65%可溶性PI组成的复合材料是摩擦磨损性能十分优异的无油润滑材料，如国外RTP公司采用热塑性聚酰亚胺与PTFE 进行共混或添加其他磨耗剂与填料的技术开发了RTP4200系列产品，可用于汽车发动机罩下部件、航空航天设备和办公电子设备等。
PTFE改性聚醚醚酮（PEEK）：PEEK复合材料在航空航天、电子电气等领域获得广泛应用。国内研究单位利用PEEK的良好力学性能和高耐热性、PTFE的低摩擦系数，配以助剂改进加工工艺，通过熔融共混制备PEEK/PTFE共混物，并用玻璃纤维/碳纤维混合纤维增强以提高其力学性能，开发一种工艺性能好且能注射成型的无油润滑、耐高温、低摩擦的材料，用作高温发动机部件。
PTFE改性聚间苯二甲酰间苯二胺(PMIA)：PMIA是一种力学性能、耐高温性远高于其他脂肪族的聚酰胺，为了进一步改善材料的摩擦学性能，需要采用润滑性填料改善摩擦磨损性能。国内利用高速混合装置使PMIA粉末PTFE充分混合，并通过压缩浇铸得到样品，经过实验表明，当PTFE含量为20%时候共混物具有最低的摩擦系数。
PTFE改性线型低密度聚乙烯(LLDPE)：采用PTFE对LLDPE改性可以有效延长其寿命，如果国外报道利用γ射线辐射粉体PTFE，同时用硅烷偶联剂处理，用表面处理后的PTFE填充改性LLDPE后，不仅可以提高PTFE和LLDPE的粘接性，又可以提高共混物的力学性能，通过测试LLDPE的加工性和紫外线稳定性得到明显提高。
另外，PTFE与其他多种工程塑料的共混国内外也进行大量研究，如PTFE与无定型高聚物聚醚砜（PES）进行共混，可以明显提高PES 的润滑性能，英国ICI公司和日本住友化学相继开发出PTFE改性的系列耐磨耗的PES新产品；PTFE与聚苯醚（PPO）共混物特别适合制成整体和大型轴承部件；聚（邻苯二甲酸-二酚基丙烷）树脂是一种非晶性透明聚合物，具有很多优异性能，采用PTFE改性后，可明显提高其耐化学性和自润滑性；日本帝人化成开发的PTFE与聚碳酸酯共混合金特别适宜生产机械、车辆、电器等设备的齿轮凸轮和轴承等制品。
在线型PTFE链上引入少量非氟基团，进行嵌段接枝以破坏其对称性，从而得到可热塑性塑料加工方法加工的改性PTFE，加工性能大为改善，日益受到业内重视，另外如PTFE分散液、PTFE微粉和膨胀型PTFE等因为加工性能优异倍受重视。
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聚酰亚胺的填充改性研究进展
聚酰亚胺的填充改性研究进展 摘要介绍聚酰亚胺材料的主要特点及其应用领域。针对近期PI树脂的改性,包括无机填料、金属及金属氧化物、纳米材料和杂化填料对PI的改性研究进行了较为系统地概述。最后针对我国PI生产及研究现状提出了相应的建议。 关键词聚酰亚胺,无机填料,金属及金属氧化物,纳米材料,杂化填充 聚酰亚胺(PI)是一类综合性能非常优异的聚合物,由于其具有优异的耐高温、耐低温、高强高模、高抗蠕变、高尺寸稳定、低热膨胀系数、高电绝缘、低介电常数与损耗、耐辐射、耐腐蚀等优点而被广泛应用于微电子工业和航空航天材料中。聚酰亚胺的不足之处是不溶、不熔、加工成型难、成本高等,故又限制了其 使用。目前,改性聚酰亚胺主要有组成、结构改造、共聚、共混、填充等方法,其中填充改性是一种简单有效的方法,既可保持其优点又可利用复合效应改善和克 服纯PI的缺陷从而提高其综合性能。在PI中加入不同的填料,可以显著提高其机械强度、硬度及耐磨性。目前常用的填料主要有无机填料、金属及金属氧化物、纳米粒子、杂化填料等,本文对不同填料填充的PI的性能进行了阐述。 1无机填料填充PI 无机纳米材料因具有很低的热膨胀系数和较低的吸水性,故非常适合于对PI的改性[1]。目前,无机填料主要包括玻璃纤维(GF)、碳纤维、石墨、二硫化钼(MoS2)、二氧化硅(SiO2)、陶瓷颗粒等。宋艳江等[2]对玻璃纤维(GF)填充聚酰亚胺复合材料弯曲性能进行了研究,结果发现:刚性填料玻璃纤维改性热塑性聚酰亚胺能明显地提高材料的玻璃化转变温度(Tg)。此外,对聚合物分子链热运动有较强阻碍作用,能较大提高复合材料在高温下的弯曲强度和弯曲模量。在温度为225℃时,复合材料的力学强度保留率在60%以上,并且随填料含量的增加效果更加显著;在相同含量时,长玻璃纤维由于其连续性好能更好地承载应力,较短玻璃纤维增强作用则更为明显。贾均红等[3]考察了碳纤维、玻璃纤维及石英纤维增强PI复合材料在干摩擦和水环境下的摩擦磨损行为。结果表明:碳纤维增强PI复合材料在两种摩擦条件下的摩擦系数和磨损率都随碳纤维含量的增加而不断降低。而玻璃纤维和石英纤维增强P复合材料的摩擦系数和磨损率则随纤维含量的增加而增大。并且材料的磨损均以塑性变形、微观破裂及破碎为主导,由于摩擦副表面吸附或存留水 分的边界润滑作用,相同纤维种类和含量增强PI复合材料在水环境下的磨损率均较干摩擦下的低。高鑫等[4]采用浓硝酸氧化和聚酰亚胺(PI)包覆复合方法对短切碳纤维(CF)进行表面改性,并考察了经复合处理后碳纤维增强聚酰亚胺复合材料 的力学性能。结果表明:经过包覆处理后CF/TPI复合材料的拉伸强度比未处理的提高111 34%,弹性模量提高1091 2%,弯曲强度提高181 78%,冲击强度提74115%。
聚四氟乙烯的六大表面改性技术
聚四氟乙烯的六大表面改性技术 PTFE具有化学惰性和低表面能，难以和其他材料粘接，因此必须对PTFE材料进行一定的表面改性，以提高其表面活性。PTFE常用的表面改性技术有： 表面改性技术一： 钠- 萘溶液置换法 钠- 萘溶液置换法是目前已知中效果较好的一种改性方法。原理是:Na将最外层电子转移到萘的空轨道上，形成阴离子自由基；再与Na+形成离子对，释放出大量的共振能，生成了深绿色金属有机化合物的混合溶液。 这些化合物混合溶液活性很高，与PTFE发生化学反应，破坏C - F 键，扯掉表面上的部分氟原子，在表面留下了碳化层和引入某些如-CO、C=C、-CH、-COOH 等极性基团。这些极性基团使得聚合物表面能增大、接触角变小、浸润性提高，从而由难粘变为可粘。 此法也存在一些明显缺点。比如：被粘物表面变暗或变黑、在高温环境下表面电阻降低、长期暴露在光照下胶接性能将大大下降等。对此，https://www.wendangku.net/doc/9710465885.html,bellas等利用重氮盐接枝改性PTFE的表面性能。 处理方法 首先将PTFE表面用砂纸打磨、丙酮清洗5min，放置于80℃的炉子烘干，再用Pt电极插入PTFE表面(10μm)，局部还原试样表面，使之碳化。 然后，在N?或Ar?氛围下，将试样置于硝基苯和溴代苯各半的重氮盐的四氟硼酸盐电介质中反应5 ～10min, 接着在甲醇溶液中磁性搅拌12h。 循环伏安法和荧光X - 射线实验表明，硝基苯和溴代苯共价交联接枝在PTFE的表面，只有磨损才能使之剥离。 此改性方法对样品的表面处理范围更具选择性，这是传统的钠- 萘法不可比拟的，更具有研究意义。 表面改性技术二： 等离子处理技术 等离子处理技术是将试样置于特定的离子处理装置里面，通过离子轰击或注入聚合物的表面，使其发生碳-氟键和碳-碳键的断裂，生成大量自由基，同时也可引入活性基团，增加PTFE 的表面自由能，改善其润湿性和粘接性的一种改性方法。
聚四氟乙烯复合保持架材料的试验对比分析
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟 聚四氟乙烯复合保持架材料的试验对比分析 针对某型号主机的使用工况，根据原轴承固体润滑保持架材料在使用 中出现的问题，从多种保持架材料配方中选出聚四氟乙烯+聚酰亚胺和聚四氟乙烯+聚苯酯+(5%～10%)聚酰亚胺两种配方的保持架，并对装有这两种保持架的 轴承进行了常温性能试验和主机性能考核试验。试验结果表明:在特殊的高、低 温环境下，聚四氟乙烯+聚苯酯+(5%～10%)聚酰亚胺的保持架在工作中能使钢 球和沟道表面形成细腻、均匀的固体润滑膜，更适应于主机工况的要求。 某型号主机用陀螺转子轴承使用温度变化为-196～+55℃，工作转速 n≥7000r/min，启动摩擦力矩要求不超过5 乘以10-5 N-m。在这样特殊的高、低温环境中，难以使用油或润滑脂，必须采用固体润滑方式。而常用的玻 璃纤维增强聚四氟乙烯自润滑保持架材料，虽然强度高，但耐磨性差，高转速 下固体润滑剂在钢球与沟道间会产生堆积，造成陀螺转子惯性时间变短，轴承 噪声增大，无法满足主机使用要求。因此，需针对该轴承工况，研制新型自润 滑保持架材料，以满足主机的使用要求。 1、材料的筛选针对轴承保持架在试验中出现的问题，以聚四氟乙烯(PTFE)为基体，以聚苯酯(PHB)和聚酰亚胺(P 从表1 中可以看出，只添加聚酰亚胺的A 材料与B 材料相比，A 材料的 抗拉强度较低，密度和邵氏硬度相差无几，但摩擦因数和磨损量相对B 较小。 而B 材料是采取PHB，P 表1 材料性能测试 2、轴承性能试验与分析采用材料A 和B 制成保持架，装入71700 轴承(以下简称A 轴承和B 轴承)，分别进行如下的轴承性能试验:(1)在专用跑合装置
塑料填充改性
盛年不重来，一日难再晨。及时宜自勉，岁月不待人。塑料填充改性综合实验 班级： 09030341、09030342 组别：第八、十八组 姓名：乔荣 学号：08 八组成员：原文冉、李闯、李维、温磊、柳超 十八组成员：乔荣、雷俊杰、武忠、李琳、傅令明
塑料填充改性综合实验 一、实验目的 1、进一步了解塑料填充改性的方法，掌握基本配方的配制，加深对偶联剂的作用机理的理解； 2、掌握填充物的含量对复合材料力学性能的影响规律； 3、掌握数据处理和分析的方法。 二、实验原理 通过物理和机械的方法在高分子聚合物中加入无机或有机物质，或将不同类的高分子聚合物进行共混，或用化学的方法实现高聚物的共聚、接枝、交联、或将上述各种方法连用、并用，以达到使材料的成本降低、成型加工性能或最终使用性能得到改善，或在电、磁、光、热、声、燃烧等方面赋予独特功能等效果，统称之为高聚物的改性。填充改性就是在塑料成型中加入无机填料或有机填料，使塑料制品的原料成本降低达到增量的目的，或使塑料的性能有明显改变，即在牺牲某些方面性能的同时，使人们所希望的另一方面的性能得到明显提高或各种性能都得到提高。本实验将不同质量分数的表面处理的碳酸钙粒子填充到聚乙烯中，在双螺杆挤出机的挤压力和剪切力作用下混合均匀，经冷却、吹干、造粒得到填充改性的粒料。将经过干燥的粒料用注射机注射成测试样条，然后测试材料的缺口悬臂梁冲击强度、拉伸强度和断裂伸长率，找出填料含量对材料力学性能的影响规律。 三、实验用原材料及仪器设备 1、实验用原料及配方 2、实验用仪器设备
（1）、平行双螺杆混炼挤出机（SHJ-36型），螺杆直径36；螺杆长径比36：1；（2）、挤出辅机（包括冷却水槽、风干机、切粒机）； （3）、高速混合机（GH-10）总容积10升，有效容积7升，主轴转速600~3000转/分；（4）、悬臂梁冲击试验机（XJU-22）; （5）、万能拉伸测试仪; （6）、注射机。 四、实验工艺条件的预定 1、材料配方的确定 2.混合工艺条件的确定： 混合时间： 10min 混合机转速：1500r/min 3.挤出机工艺条件： 表格1料筒各段的温度℃ 4.注射机工艺条件 料筒温度及各部分参数 五、实验内容及操作步骤 1、塑料的填充改性实验 （1）称量及混合
聚四氟乙烯乳液的研制
改性聚四氟乙烯乳液的研制 2 工艺部分 2．1原料及试剂 四氟乙烯单体、引发剂、调聚荆、无离子水、PH值调节剂、缓聚剂、改性剂、稳定剂、分散剂全氟辛酸铵。 2．2改性聚四氟乙烯乳液制备 聚合釜经清洗(新开车需活化处理)加入定量的无离子水，按配方加分散剂全氟辛酸铵、稳定剂、PH值调节剂。上好釜盖，启动搅拌进行抽空处理，氧含量合格后将釜内温升至一定温度，向釜内加入单体至釜内压力升至一定压力，从计量泵加入配方量的引发剂溶液，加完后用一定量的无离子水清洗管道，保证引发剂溶液全部加入釜内。当釜内压力下降0．1MPa 时视反应开始，同时补加单体使压力稳定在一定值。在反应过程中视反应情况启动自动降温系统。当四氟乙烯单体反应量迭50％-90％时加入调聚剂、改性单体、缓聚剂、全氟辛酸铵和一定量的引发剂溶液(使反应速率控制在设定范围内)。反应压力控制在一定范围内，反应温度控制在设定温度范围内。四氟乙烯单体反应量达到规定值后停止搅拌。回收单体并进行抽空处理，降温后开釜盖出料，送至后处理进行真空浓缩或沉降法浓缩，配制成固含量为60％的聚四氟乙烯乳液。
四氟乙烯乳液聚合的研究进展 3. 1乳化剂 工业上四氟乙烯等氟烯烃的乳液聚合一般采用全氟烷酸或其盐作为乳化剂来实施含氟烯烃的乳液聚合,例如全氟辛酸铵,通常使用这些乳化剂是因为其产生多种有利的特性,例如:快速聚合、氟烯烃与共聚单体具有良好的共聚性能、可以使分散体中的颗粒达到较小的粒度、聚合产率高、良好的分散稳定性等。 3. 2链转移剂 环己烷、甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、异戊烷、正己烷等饱和烃类,一氯甲烷、二氯甲烷、氯仿、四氯化碳等卤代烃类,甲醇、乙醇、异丙醇、叔丁醇等醇类,以及氟代碳碘化物等。优选使用在常温常压下为气体状态的物质。 3. 3稳定剂 石蜡、硅油等。稳定剂的使用量以所使用的水的质量基准计算,优选0. 1%～12% ,最好在0. 1%～8%。 作为调节反应中pH值的缓冲剂,可以添加碳酸铵、磷酸铵、磷酸氢二钠等。 3. 4引发剂 聚合引发剂采用水溶性自由基引发剂或水溶性氧化还原体系引发剂,水溶性自由基引发剂,例如,过硫酸铵(APS) 、过硫酸钾(KPS)等过硫酸盐,过氧化二丁二酸(DSP) 、过氧化二戊二酸、叔丁基过氧化氢等有机过氧化物。氧化还原体系引发剂,例如,K2 S2 O8 /Na2 SO3 , K2 S2 O8 /NaHSO4 / FeSO4 , K2 S2 O8/Na2 SO3 /AgNO3 等。引发剂可以一种单独使用或两种以上组合使用。
PTFE氟滤膜改性方法
PTFE聚四氟乙烯-氟塑料表面处理方法 一、PTFE表面改性处理方法：低温等离子体处理法 低温等离子体是指低气压放电（辉光、电晕、高频、微波）产生的电离气体。在电场作用下，气体中的自由电子从电场中获得能量，成为高能电子，这些高能量电子与气体中的原子、分子碰撞，如果电子的能量大于分子或原子的激发能，就能产生激发分子和激发原子、自由基、离子和具有不同能量的射线。低温等离子体中的活性粒子具有的能量一般接近或超过碳―碳或其他含碳键的键能，因而能与导入系统的气体或固体表面发生化学或物理的相互作用。如果采用反应型的氧等离子体，则能与高分子表面发生化学反应而引入大量的含氧基团，使其表面分子链上产生极性，表面张力明显提高，改变其表面活性，即使是采用非反应型的Ar等离子体，也能通过表面的交联和蚀刻作用引起的表面物理变化而明显地改善聚合 物表面的接触角和表面能。 湘樟塑化对低温等离子体处理氟塑料进行了长期的研究工作，取得了很好的效果，处理后的氟塑料接触角平均降低20o~30o，粘接剪切强度提高2~10倍。 二、PTFE表面无须特殊处理的粘接方法 聚四氟乙烯(PTFE)-表面无须特殊处理的粘接方法：对于不特别重要的PTFE工件的粘接多采用上海市有机氟研究所生产的FS-203A有机硅压敏粘合剂进行粘接。 对于不特别重要的PTFE工件的粘接多采用上海市有机氟研究所生产的FS-203A有机硅压敏粘合剂进行粘接。FS-203A胶为水基型、单组分溶剂胶，耐水性好，耐高、低温，粘接力强，对PTFE与PTFE的粘接，其剪切强度可高达6~12kg/cm2，可用于各种不经表面处理的氟塑料自身粘接及与其他材料的粘接。粘接工艺为： １.先将PTFE与被粘物粘接表面用丙酮或乙醇溶液擦洗干净，自然晾干． ２.将FS-203A在两粘接表面均匀刷涂2遍，每次晾10~15min，以胶面不粘手为宜． ３.在胶液晾干后，于100~150℃的烘箱中烘15min，取出趁热粘合装配，室温固化24h；(4)做高、低温试验(550℃、4h，-40℃、4h)及潮湿试验(湿度90％、48h)后，粘接处无脱落、松动现象为合格． 三、PTFE表面改性处理方法：新型粘接剂 用于PTFE粘接的粘接剂主要有两类：无氟粘接剂和含氟粘接剂。无氟粘接剂有粘接效果不太理想的聚丙烯酸酯类粘接剂 和环氧树脂类粘接剂，以及粘接效果较好的硅树脂类粘接剂，如国产的F-4S、F-4D、FS-203、CJ-91等牌号。含氟粘接剂是由偏二氟乙烯类聚合物制备的溶剂型粘接剂，如国产的F-2、F-5、SG-506、T530等牌号和美国Raychem公司生产的氟 树脂粘接剂等。下面介绍几种性能优良的粘接剂。
等离子体改性聚四氟乙烯表面的研究进展
等离子体改性聚四氟乙烯表面的研究进展 摘要：介绍了等离子体改进聚四氟乙烯表面机理，等离子体对聚四氟乙烯表面改性处理的研究现状，并对国内发展趋势进行展望。 关键字：等离子；聚四氟乙烯；改性；表面；现状； 引言 聚四氟乙烯(PTFE)是一种综合性能优异的高分子材料，有“塑料王”之美誉，具有极佳的耐化学腐蚀性、耐高低温性能、介电性能和电绝缘性能等，已广泛应用于航空航天、医学、石油化工和密封材料等领域[1]。虽然聚四氟乙烯有诸多的优点，但是由于该材料表面能很低(临界表面张力 1.8mN/m)，表面疏水性极高(与水的接触角超过100°)。这种极低的表面活性和不粘性严重影响了PTFE在粘接、印染、生物相容等方面的应用，特别是限制了聚四氟乙烯薄膜与其他材料的复合[2-3]。为了提高聚四氟乙烯的表面润湿性能，使它可与其他材料粘接、复合，必须对PTFE进行表面亲水改性。与常用的化学腐蚀液处理相比，等离子体法有处理温度低，处理时间短，节约能耗，可缩短工艺流程，保护环境，可控性好等优点。
正文 1.等离子体改性聚四氟乙烯表面机理 等离子体是正负带电粒子密度相等的导电气体，由电子、离子、原子、分子或自由基以及光子等粒子组成的集合体，它与固态、液态和气态物质属于同一层次的存在形式，又称为物质的第四态[4]。利用等离子体改性时，将试样置于特定的离子处理装置中，通过高能态的等离子轰击试样的表面，将能量传递给试样表层的分子，使试样发生热蚀、交联、降解和氧化反应，并使试样表面发生C-F键和C-C键的断裂，产生大量自由基或引进某些极性基团，从而优化试样表面的性能[5]。对PTFE而言，等离子体对其改性的主要途径是引发表面接枝，具体方法是用非聚合气体(如Ar,H2,O2,N2和空气等)对PTFE表面进行等离子体处理，使其表而形成活性自由基，之后利用活性自由基引发功能性单体，使其在表面进行接枝聚合[6]。 2.等离子体表面改性研究现状 2.1氩等离子体表面改性 郝致远等[7]，采用氩等离子体射流对有机材料聚四氟乙烯（PTFE）进行表而改性，实验结果表明，表面水接触角下降，表面粗糙度变大，突起和裂痕显著增加，且表面有新的含氧基团的生成。使PTFE表面电阻率降低，沿面闪络电压提高。 游利锋等[8]，将聚四氟乙烯膜经氩等离子体预处理，与空气接触氧化后再接枝丙烯酸(AA)，结果表明，PTFE膜在放电功率为100 W、
聚四氟乙烯及其应用
聚四氟乙烯塑料及其应用 一、含义 铁氟龙其英文为Teflon，又称为铁富龙、特富龙、特氟龙、特氟隆等，是以聚四氟乙烯为基体树脂的氟涂料。而聚四氟乙烯是铁氟龙的一种，是由四氟乙烯经聚合而成的高分子化合物，具有优良的化学稳定性、耐腐蚀性，是当今世界上耐腐蚀性能最佳材料之一。有密封性、高润滑不粘性、电绝缘性和良好的抗老化能力、耐温优异。聚四氟乙烯本身对人没有毒性。 二、分类 铁氟龙分为PTFE、FEP、PFA、ETFE四种类型 1.PTFE（聚四氟乙烯）不粘涂料可以在260℃高温下连续使用，最高使用温度可达290-300℃，极低的摩擦系数、良好的耐磨性和极好的化学稳定性。 2. FEP（氟化乙烯丙烯共聚物）不粘涂料在烘烤时熔融流动形成无孔薄膜，具有卓越的化学稳定性、极好的不粘特性，最高使用温度为200℃。 3. PFA（过氟烷基化物）不粘涂料与FEP一样在烘烤时熔融流动形成无孔薄膜。PFA的优点是具有更高的连续使用温度260℃，更强的刚韧度，适合在高温条件下的防粘和耐化学性使用领域。 4. ETFE是一种乙烯和四氟乙烯的共聚物，是最坚韧的氟聚合物树脂，可以形成一层高度耐用的涂层，具有卓越的耐化学性，并可在150℃下连续工作。 三、聚四氟乙烯的优缺点 1.优点 耐高低温——能在+250℃至-180℃的温度下长期工作 耐腐蚀——除熔融碱金属、三氟化氯、五氟化氯和液氟外，能耐其它一切化学药品，在王水中煮沸也不起变化，广泛应用于各种需要抗酸碱和有机溶剂的场合。 耐气候——有塑料中最佳的老化寿命。耐大气老化性：耐辐照性能和较低的渗透性：长期暴露于大气中，表面及性能保持不变。聚四氟乙烯不吸潮，不燃，对氧、紫外线均极稳定，所以具有优异的耐候性。 高润滑——是固体材料中摩擦系数最低者。 不粘附——是固体材料中最小的表面张力，不粘附任何物质。 无毒害——具有生理惰性，作为人工血管和脏器长期植入体内无不良反应。 优异的电气性能，是理想的C级绝缘材料，报纸厚的一层就能阻挡1500V的高压；比冰还要光滑。 不燃性：限氧指数在90以下。 2.缺点
聚丙烯填充改性研究进展
文章编号：1008-7524（2004）01-0005-05 聚丙烯填充改性研究进展! 傅和青，汤风，黄洪，陈焕钦 （华南理工大学化工学院化工研究所，广东广州510640） 摘要：介绍了聚丙烯填充材料的种类特点，综述聚丙烯的填充改性的研究，指出了聚丙烯填充改性的发展趋势。 关键词：聚丙烯；填充改性；填料 中图分类号：T@325.1文献标识码：A 0引言 聚丙烯（PP）熔点高，综合性能优良，是当今最具发展前途的热塑性高分子材料之一，与其它通用热塑性塑料相比，它具有价格低、比重小、屈服强度、拉伸强度、表面强度等机械性能均较优异，有突出的耐应力开裂性和耐磨性，化学稳定性好、成型加工容易、应用范围广泛等特点，已被广泛应用于化工、电器、汽车、建筑、包装等行业，并正在向其它热塑性塑料、工程塑料乃至金属等材料的应用领域扩展，平均以15%的年增长率增长。但聚丙烯易发生热氧化和光老化，耐寒性差，低温易脆裂，收缩率大，抗蠕变性差，因而其应用受到一定的限制，为了提高其性能，需要对它进行改性，改性的方法很多，本文对聚丙烯的填充改性做了较详细综述。 1填充材料的种类及主要填充剂 聚丙烯填充改性技术发展比较晚，大约在20世纪60年代中叶，石棉纤维填充改性聚丙烯开始在欧洲市场出现。20世纪60年代末期碳酸钙、云母、木屑尤其是玻璃纤维及滑石粉等填充材料开始普遍使用。我国在20世纪70年代也开始研究聚丙烯的填充改性，并在后来对聚丙烯的填充技术进行了大量的研究。1.1填充材料种类 填充材料种类繁多，按形状分为球形、立方体形、矩形、薄片形和纤维形；按化学成分分为无机填料和有机填料，无机填料包括玻璃、碳、碳酸钙、金属氧化物、金属粉末、二氧化硅、硅酸盐、其它无机物，有机填料包括纤维素和塑料等。通常应用的填料为无机填料。 1.2常见填充材料及特点 常见的填料种类较多，但早期研究主要集中在云母和滑石粉填充改性PP上［1］，以后逐渐扩充到其它填料的填充改性PP上。 !碳酸钙 有白垩、胡粉、石粉、重质型、沉降型等类型。碳酸钙价格低廉、来源丰富、无毒、无刺激性气味、白度好而折射率低、易于着色、粒度分布均匀、能增进塑料色泽、改进染色性；另外碳酸钙是球形结构且不含"-石英，所以对加工机械无磨损。 #硅酸盐类 包括滑石粉、云母、石棉和陶土。滑石粉为片状结构，粒度越细效果越好。滑石粉可提高制品的硬度、电绝缘性能。滑石粉使用时表面要处理，处理方法可采用加矿物脱活剂、润滑剂、加工助剂和偶联剂等。表面处理以后的滑石粉的加入，可 ? 5 ? !收稿日期：2003-07-28 作者简介：傅和青（1968-），男，博士。主要从事精细化工等领域的研究。
PTFE的填充改性研究
PTFE的改性研究 PTFE的改性研究 尽管PTFE具有良好的物化性能，但是也存在一些缺陷，如其机械性能较差、线膨胀系数较大、耐蠕变性差、易冷流、耐磨性差、成型和二次加工困难等，使其应用受到一定限制。随着我国PTFE产能快速增加，加强PTFE改性技术研究与应用，开发新型高效的PTFE复合材料，已经成为目前国内PTFE的研究与发展方向。可以通过增强、填充、复配和共混等多种手段对PTFE进行改性，以弥补自身缺陷，主要方法有表面改性、填充改性和共混改性。 一、表面改性 PTFE极低的表面活性和不粘性限制了其与其他复合材料的复合，因此必须对PTFE材料进行一定的表面改性，以提高其表面活性。常用技术有（a），表面活化技术：可以采用高能射线的辐射使其表面脱氟，在一定装置和条件下与其他材料氟化接枝；用一些惰性气体的低温等离子处理PTFE材料，发生碳-氟或碳-碳键的断裂，生成大量自由基以增加PTFE的表面自由能，改善其润湿性和粘接性；将PTFE 浸入熔融的醋酸钾中，在适宜温度下处理形成具有一定活性的活化层；PTFE在一定配比的氢氧化钠、二丙烯基三聚氰胺混合液中加热处理，可以提高其表面活性；PTFE经过一定强度和时间的电晕处理，可以形成可胶接的活化层。（b），化学腐蚀改性：将PTFE经过一定化学试剂处理可以提高其表面活性，这些化学试剂可以是金属钠的氨溶液、萘钠四氢呋喃溶液、碱金属汞齐、五羰基铁溶液等。（c ），表面沉积改性：将PTFE浸渍在某些金属氢氧化物的胶体溶液中，使得胶体粒子沉积在PTFE表面，从而增大其湿润性，改善其表面活性，而易于与其他材料复合。上述表面改性方法主要适应于PTFE薄膜，改性后的薄膜广泛应用于化工防腐衬里、密封制品及润滑装置的设计与制造中。 二、填充改性 目前填充PTFE制品是产量最大的PTFE树脂产品，通过在PTFE树脂填充无机类、金属类和有机高聚物类等不同填料来改善PTFE的耐压性、耐磨性和冷却性。这些填料要求能经受住PTFE的烧结温度、不与PTFE反应、另外具有一定粒度并能改善PTFE的一些物化性能。值得注意的是，在国外，PTFE填充技术都是由PTFE树脂生产厂家完成，而我国则都是由加工生产企业来完成。 填充材料主要有：无机填充材料，主要有玻璃纤维、石墨、二硫化钼和碳纤维等；金属填充材料，通常采用铁、铜、铅、钼、钨、银等金属及其氧化物来填充PTFE，尤其是铜及其合金最为常用；有机填充材料主要是有机纤维和高分子聚合物。 三、共混改性 共混改性主要是利用PTFE的优异特点对一些树脂进行合金化处理，目前研究与应用前景看好，如PTFE/PA、PTFE/POM、PTFE/PC、PTFE/PI、PTFE/PPO、PTFE/PEEK、PTFE/PPS、PTFE/PES等合金产品层出不穷。 PTFE改性聚甲醛（POM）：POM具有极好的力学、化学和电性能，广泛应用于汽车、电子、精密机械和建材。国内采用冷压-热烧结工艺研制出一系列不同PTFE含量的的POM/PTFE的共混物，可以明显改善摩擦磨损性能、韧性、抗蠕变性和外观；还有通过高速混合PTFE 和增韧增容改性后的POM挤出造粒制得合金粒料，使改性后POM的摩擦磨损性能得到现状改善，其改善机理在于PTFE转移膜的形成；国外通过机械共混方法制备多种POM/PTFE共混物，即POM分别与PTFE、涂覆偶联剂PTFE、经过化学处理的PTFE等数种PTFE共混，结果表明经过化学反应处理的、加偶联剂的PTFE与POM之间产生很强的粘附作用，具有非常优异的性能。 PTFE改性聚苯硫醚（PPS）：PPS缺点在于耐冲击性能较差、而且加工成型困难。由于PTFE惰性表面很难与PPS进行粘接，日本从提高表面亲和力的观点出发，采用增溶剂以降低两相界面张力，并采用在高剪切速率下进行混炼的技术，使该非相容体系合金化。 国内利用PPS粉与混合剂混磨后，加入PTFE粉制成涂料，使得涂层具有优异的摩擦磨损性能、附着性、柔韧性和防粘性，其混合剂一般采用乙醇、水、二氧六环十二烷基磺酸钠的体系。PTFE/PPS合金解决了PPS熔体流动速率高、难以直接模塑成型的问题，在300℃以上仍能保持较高的力学性能，主要用于耐腐蚀的泵、阀、垫圈，以及动态密封、轴套、汽车引擎阀盖、色谱仪滑动密封件和导向件等。 PTFE改性聚酰胺（PA）：PA添加PTFE主要是提高其滑动性，据资料介绍，当PTFE填充量大于10%时候，PA的减摩耐磨性明显得到提高，如在PA体系中同时添加能于、与其部分相容的线型低密度聚乙烯/丙烯-苯乙烯的共聚物5%，PTFE10%，二者协同效应非常好，无论是从提高复合材料的性能，还是降低成本方面考虑，都是非常理想的改性方法。 PTFE改性聚酰亚胺（PI）：PI作为一种新型的工程塑料主要用于航空航天工业，近年来应用拓展到电子、汽车等领域。国外由33%PTFE、2%炭黑和65%可溶性PI组成的复合材料是摩擦磨损性能十分优异的无油润滑材料，如国外RTP公司采用热塑性聚酰亚胺与PTFE 进行共混或添加其他磨耗剂与填料的技术开发了RTP4200系列产品，可用于汽车发动机罩下部件、航空航天设备和办公电子设备等。 PTFE改性聚醚醚酮（PEEK）：PEEK复合材料在航空航天、电子电气等领域获得广泛应用。国内研究单位利用PEEK的良好力学性能和高耐热性、PTFE的低摩擦系数，配以助剂改进加工工艺，通过熔融共混制备PEEK/PTFE共混物，并用玻璃纤维/碳纤维混合纤维增强以提高其力学性能，开发一种工艺性能好且能注射成型的无油润滑、耐高温、低摩擦的材料，用作高温发动机部件。 PTFE改性聚间苯二甲酰间苯二胺(PMIA)：PMIA是一种力学性能、耐高温性远高于其他脂肪族的聚酰胺，为了进一步改善材料的摩擦学性能，需要采用润滑性填料改善摩擦磨损性能。国内利用高速混合装置使PMIA粉末PTFE充分混合，并通过压缩浇铸得到样品，经过实验表明，当PTFE含量为20%时候共混物具有最低的摩擦系数。 PTFE改性线型低密度聚乙烯(LLDPE)：采用PTFE对LLDPE改性可以有效延长其寿命，如果国外报道利用γ射线辐射粉体PTFE，同时用硅烷偶联剂处理，用表面处理后的PTFE填充改性LLDPE后，不仅可以提高PTFE和LLDPE的粘接性，又可以提高共混物的力学性能，通过测试LLDPE的加工性和紫外线稳定性得到明显提高。 另外，PTFE与其他多种工程塑料的共混国内外也进行大量研究，如PTFE与无定型高聚物聚醚砜（PES）进行共混，可以明显提高PES 的润滑性能，英国ICI公司和日本住友化学相继开发出PTFE改性的系列耐磨耗的PES新产品；PTFE与聚苯醚（PPO）共混物特别适合制成整体和大型轴承部件；聚（邻苯二甲酸-二酚基丙烷）树脂是一种非晶性透明聚合物，具有很多优异性能，采用PTFE改性后，可明显提高其耐化学性和自润滑性；日本帝人化成开发的PTFE与聚碳酸酯共混合金特别适宜生产机械、车辆、电器等设备的齿轮凸轮和轴承等制品。 在线型PTFE链上引入少量非氟基团，进行嵌段接枝以破坏其对称性，从而得到可热塑性塑料加工方法加工的改性PTFE，加工性能大为改善，日益受到业内重视，另外如PTFE分散液、PTFE微粉和膨胀型PTFE等因为加工性能优异倍受重视。 第 1 页
高密度聚乙烯的填充改性技术
在加工塑料制品时，适当的加入各种不同的填充剂，不但可以提高塑料制品的刚度和硬度，同时也可以大幅度的降低原料成本。单就降低成本这点出发，对许多附加值低的产品来说，就值得作深入的研究。就近几年来塑料制品加工厂填充改性的普遍情况来看，技术层次普遍较低。往往在产品成本上有较大降低的同时，产品质量随着也下降较多，难以达到用户的要求，这可能主要是对材料、产品、以及性能价格比没有作比较深入研究造成的。 从技术上来看，材料的填充改性仍有许多可以突破的地方。目前塑料制品厂家应用较多的是以碳酸钙粉体为主体的填充母料，将填充母料按一定比例混人后即可制成产品。由于生产这类填充母料时普遍采用的是低分子量的聚乙烯为树脂载体，因此，当填充母料加人量较大时（20％以上），对融体强度会造成较大的损坏，从而导致产品质量下降，如冲击强度的下降和制品壁厚不均匀的现象发生，形成生产中长久难以解决的技术难题。 如何在材料中加大低成本填充母料比例的同时，又尽量使产品的机械综合性能不致于发生太大的变化和反而有所提高，大致可以从以下几方面去想办法解决问题。 ①采用特细的碳酸钙粉末作为填充母料的主体。由于粉末的进一步 细化，有利于它们在树脂中共混分散，从而对材料的性能有较大的改进。但是随着粉末细度的提高，它本身的生产成本也就会相应提高，对以降低成本为主的制品则不太合算。 ②采用改进主体材料的配方。由于材料中加人了具有低熔融温度的
填充母料，材料中的综合熔体指数会有较大的上升，从而造成产品生产过程中熔体强度下降，制品壁厚不均匀的现象发生。基于这类情况，可以通过改进主体材料的办法来调整综合熔体指数。 在原来的材料中加入一定比例的较低熔体指数PE，较高分子量的原料对于改善这一状况可以取得较为明显的效果。由于不同分子量的原料在市场上价格相差不大，对于提高产品质量和降低成本均会有较大的作用。 ③在改进主体材料配方的同时，加入少量的聚乙烯接枝物（南京塑 泰有马来酸酐接枝聚乙烯）。为了进一步改善填充母料在材料中的熔混状态和提高填充母料的亲和力，在改善原材料主体配方的同时，可以加入少量的聚乙烯接枝物。随着聚乙烯接枝物加入量的上升，熔体强度，材料的机械性能，尤其是材料的韧性会有较大的提高。聚乙烯接枝物的工厂实用制配方法在下面的文章有较为详细的介绍。 ④对从市场购进的填充母料进行进一步的改性处理。对于小厂来说，这一方法具有较强的操作性。将购进的填充母料加入到高速混合机中，先高速运转，让它产生一定的温升，适当的加入一些液体石蜡和铝酸脂等改性剂，高速运行几分钟到十几分钟，使加入的改性剂在填充母料中充分混合，然后加入到主料之内再充分混合。对于这样处理后的配方，虽然成本上有一定的上升，但是产品质量会有较好的改进。
木粉填充改性聚丙烯复合材料的研究
黄兆阁，刘莉，李荣勋，李少香，刘光烨 （青岛科技大学新材料研究重点实验室，山东 青岛 ２６６０４２） 摘要：本实验利用木粉对聚丙烯（P P ）进行改性研究，结果表明，加入木粉后，复合材料的弯曲强度、拉伸强度、断裂伸长率、硬度和维卡软化温度均有所提高，加工流动性能和冲击强度有所下降。 关键词：聚丙烯；木粉；复合材料 中图分类号：TQ 325.14 文献标识码：B 文章编号：1009-797X(2005)07-0021-05 作者简介：黄兆阁（１９６８－），男，硕士，多年来一直从事塑料专业的教学和研究工作，已发表论文２０余篇。 收稿日期：２００４－１０－１２ 近年来，开发植物纤维作为增强材料的复合材料越来越引起人们的注意，这类填充剂与目前普遍采用的无机填充剂相比具有以下优点：与高分子化合物相容性好；密度较一般无机填充剂小，而模量和拉伸强度与无机纤维接近；原料资源丰富，生产工艺简单，价格也最便宜；所得复合材料制品具有良好的木质感和隔热效果；对其加工设备磨损小；具有生物可降解性和可再生性，在环境保护和资源保护方面有重要意义。热塑性塑料／植物纤维复合材料可应用于汽车工业、室内装饰材料及日常生活等领域。因此，开发热塑性塑料／植物纤维复合材料产品具有极大的社会效益和经济效益。 本文用木粉作为植物纤维增强材料对聚丙烯进行了改性研究，着重考察了对材料的力学性能和加工流动性能的影响，并且用电镜研究了材料断面的微观结构。 １ 实验部分 １．１ 主要原料 聚丙烯（PP ） T30S 大连西太平洋石油化工有限公司木粉 市售 １．２ 主要设备 GH －10A 高速混合机 北京塑料机械厂塑料破碎机 青岛德信塑料机械有限公司SK －160B 双滚筒炼塑机 上海橡胶机械厂S H J 系列双螺杆挤出机 南京杰恩特机电有限公司130F 2V 塑料注射成型机 东华机械有限公司μPX RZ －400C 熔体流动速率仪 吉林大学科教仪器厂RW －3热变性实验仪／维卡耐热仪 河北省承德市实验机厂LJ －1000型机械拉力机 广州实验仪器厂X HR －150型塑料洛氏硬度计 上海材料实验机厂X C 型摆锤冲击实验机 承德精密实验机有限公司 木粉填充改性 聚丙烯复合材料的研究