[发明专利]一种PTFE热处理表面改性方法

说明书

本发明涉及一种PTFE热处理表面改性方法，包括：一种PTFE表面处理方法，包括：将PTFE与碱金属、有机溶剂混合，并在惰性气体氛围中加热处理，即得到表面改性的PTFE。与现有技术相比，本发明可有效改善PTFE的表面亲水性，并具有安全简单、原料成本低等优点，具有较好的应用前景。

技术领域

本发明属于材料表面处理技术领域，涉及一种改变PTFE表面疏水性的方法，尤其涉及一种通过热处理改变PTFE表面特性的方法。

背景技术

聚四氟乙烯(PTFE)是一种综合性能优异的聚合物材料，具有极好的耐高低温性和耐化学腐蚀性，且介电性能优良，摩擦系数极小，但耐蠕变性能差、与其他材料的粘结性差、回弹性差和易磨损等缺点限制了其应用。尤其是与无机材料的相容性和粘结性差，使其应用领域大大受限。对于PTFE改性有很多，但水热法加碱金属元素和类似于NMP和DMF的高沸点极性非质子性溶剂的方法还没有见其报道。通过改变其表面特性，使其应用范围扩大，广泛应用于电镀，涂层等方面。

常规处理PTFE材料用的是钠萘四氢呋喃溶液，钠萘四氢呋喃溶液在配制必须保证实验室温度不得高于17℃，化学原理是在四氢呋喃的作用下钠与萘作用生成钠萘正离子，由此可见反应的危险程度有多高，且萘用量极大，萘具有刺激作用，对人体危害较大，且萘钠溶液使用环境要求高，泄露危险性大。

发明内容

本发明的目的就是提供一种通过热处理改变PTFE表面特性的方法。该方法以PTFE为原料，在高温条件下既能使PTFE表面特性发生改变，又能在一定程度上保持PTFE内部结构和特性。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种聚四氟乙烯(PTFE)表面处理方法，包括：

将PTFE与碱金属、有机溶剂混合，并在惰性气体氛围中加热处理，即得到表面改性的PTFE。

进一步地，所述的碱金属与有机溶剂的用量比为(0.01-1)g:50mL。

进一步地，所述的碱金属包括钠或钾。

进一步地，所述的有机溶剂包括N-甲基吡咯烷酮(NMP)或N,N-二甲基甲酰胺(DMF)。

进一步地，所述的惰性气体包括氮气、氩气、氦气或氢气中的至少一种。

进一步地，加热处理过程中，加热温度为100-200℃，加热时间为0.5-24h；优选的，加热温度为120-180℃，加热时间为2-8h。

进一步地，所述的PTFE为经洗涤干燥处理的PTFE；洗涤过程中，所用洗涤剂为蒸馏水；干燥过程中，干燥温度为60-120℃，干燥时间为0.5-24h。优选的，干燥温度为100-110℃，干燥时间为2-8h。

本发明以PTFE作为原料，用适量的NMP/DMF等高沸点极性非质子溶剂和碱金属元素作为处理剂，将干燥后的PTFE材料浸没到含有碱金属元素的高沸点有机溶剂中，并在100-200℃下低温热处理，冷却后分离PTFE材料和处理剂，将处理后产物清洗干燥，获得所需表面改性的PTFE材料。本发明方法实现了安全简单高效的PTFE材料处理方式，得到的表面改性的PTFE材料，改变了其表面疏水的特性，但是其基本化学性质未发生改变。

其中，NMP或DMF在180-200℃温度下不发生水解，在这个过程中破坏C-F键，使其脱去表面上的部分氟原子，这样就在PTFE表面形成了碳化层和一些极性基团。处理后的PTFE表面存在着羟基、羰基和羧基等活性基团，从而改善了PTFE表面的粘接性能。

与现有技术相比，本发明具有以下特点：

1)本发明用于改变PTFE表面特性的方法简易，安全且高效，具有较好的应用前景；