等离子表面处理能改善聚四氟乙烯(PTFE)的表面亲水性和粘接性能

文章出处：等离子清洗机厂家 | 深圳纳恩科技有限公司| 发表时间：2022-04-16

聚四氟乙烯(PTFE)具有优异的化学惰性、热稳定性、疏水性和低表面能等特性，被广泛用于电子、化工、纺织、环境等领域。由于聚四氟乙烯(PTFE)的表面能极低，且表面润湿性和粘接性差，这限制了其在黏结、印染等方面的应用，需要通过表面改性以增强聚四氟乙烯(PTFE)与其他材料的界面亲和性。

等离子体表面改性技术兴起于20世纪六七十年代，被应用于材料表面的清洁、活化和改性，可增强材料表面黏附性、改善表面黏合性和定制表面能，因此在微加工、超大规模集成电路、半导体薄膜器件、化学合成、高分子材料表面处理等方面应用广泛。等离子体改性法具有处理温度低且时间短、不影响基体的固有特性、无污染的特点，是聚四氟乙烯(PTFE)表面改性的有效手段。

聚四氟乙烯（PTFE）与橡胶一样属于低表面能、难粘合材料，以聚四氟乙烯(PTFE)为基材进行等离子体处理表面改性，进行表面X射线光电子能谱仪（XPS）分析）、外观和表面附着力分析，研究等离子体处理对材料性能的影响。

PTFE基材采用等离子体表面技术改性前后的XPS谱分析结果如表1所示。

从表 1 可以看出，经等离子体改性后， 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 种化学键。

PTFE基材等离子体技术改性前后表面采用电子显微镜（SEM）观察，结果如图2所示。

从图2可以看出，等离子体技术改性前PTFE基材表面较为平滑，改性后表面密布细小孔，材料表面积相对增大。等离子体中的正离子、电子、中性粒子、激发态原子等对材料表面起到除去弱边界层，氧化、刻蚀材料表面的作用，增加了聚四氟乙烯(PTFE)基材表面粗糙度。

等离子体引发过程中产生的活性粒子和极性基团可以移除聚四氟乙烯(PTFE)表面的F并产生自由基，引发表面发生交联反应或形成不饱和键，暴露于空气中后又会与02等发生反应，从而引入O和N元素并生成新的官能团。PTFE表面F/C比例越低、(0+N/C)比例越高，表明有越多的C-F2键被打断并生成更多的官能团，从而使聚四氟乙烯(PTFE)的表面黏附性得到改善。

SEM结果表明，经等离子体表面处理后聚四氟乙烯(PTFE)的表面粗糙度增大，这是其黏结性能改善的原因之一。聚四氟乙烯(PTFE)的表面黏附性与表面F／C、（O＋N）／C比例有直接关系。样品的XPS分析表明，等离子体处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团，这是黏结性能提升的重要原因。等离子体表面处理能提高聚四氟乙烯(PTFE)的表面亲水性，经不同气体等离子体处理后聚四氟乙烯(PTFE)表面黏附性均有显著提升。

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