?“塑料王”——聚四氟乙烯的改性及應(yīng)用

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 引言

聚四氟乙烯（Poly tetra fluoroethylene，簡寫為PTFE）具有優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性、耐高溫、耐腐蝕等特性，而廣泛應(yīng)用于電器、化工、航空、航 天、機(jī)械及生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。。然 而，PTFE 制品應(yīng)用于運(yùn)動部件時(shí)極易磨損，從而導(dǎo)致其服役壽命減短，嚴(yán)重制約了其在相關(guān)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。因此，改善 PTFE 耐磨性具有極其重要意義。

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填充改性

為了提升 PTFE 綜合性能，填充改性是一種較理想的改性方法。填充分為無機(jī)填充和有機(jī)填充，常見無機(jī)填充材料包括玻璃纖維 ( GF) 、Cu、SiO2 等;有機(jī)填充材料包括聚醚醚酮 ( PEEK) 、聚 酰 亞 胺( PI) 、γ－鄰苯二甲酰亞氨基－α－羥基丁酸 ( PHBA) 、氟化乙烯丙烯共聚物 ( FEP) 等。

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表面改性

(1)   表面化學(xué)改性：Song 等利用 DA 溶液 ( 多巴胺溶解于鹽酸羥甲基氨基甲烷緩沖液中制得) 來改性 PTFE 膜。

(2)   表面物理改性：Ma 等采用太陽輻射模擬器對 PTFE 塊體和薄膜樣品進(jìn)行輻射試驗(yàn)，并研究了輻射前后樣品的潤濕性及摩擦學(xué)性能。

      Sarani 等利用 Ar 和 Ar+CO2等離子體對 PTFE進(jìn)行表面改性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)等離子體改性時(shí)間會對PTFE 化學(xué)組成和形態(tài)產(chǎn)生影響。

       類金剛石碳 ( DLC) 膜具有高硬度、低摩擦磨損等特性，是保護(hù)材料表面的理想涂層。據(jù)報(bào)道，DLC 膜可用于聚合物材料表面改性。

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應(yīng)用

       隨著我國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，氟塑料制品的應(yīng)用不斷拓展，近年來，PTFE 制品在環(huán)保、醫(yī)學(xué)和 5G 通訊等高端領(lǐng)域的應(yīng)用得到了廣泛的關(guān)注和研究。

       (1)膨體聚四氟乙烯縮寫為 e － PTFE，是 PTFE 分散樹脂通過一定的生產(chǎn)加工工藝膨脹為一種多孔、低密度且高韌性的材料，如膨體微孔膜、膨體管和膨體纖維等。20 世紀(jì) 60 年代末，美國 Gore 公司首先采用機(jī)械拉伸方式開發(fā)出膨體聚四氟乙烯薄膜，產(chǎn)品名稱為 GORE－TEX，它具有結(jié)點(diǎn)和纖維組成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)

       膨體 PTFE 雖然在結(jié)構(gòu)上發(fā)生了變化，但仍然保持 PTFE 的優(yōu)良化學(xué)性能，同時(shí)還擴(kuò)大了使用溫度范圍，提高了力學(xué)強(qiáng)度并增加了一些新的特性，如抗蠕變性能提高、膨脹系數(shù)減小，具有了多孔性、透氣性、疏水性及極高的韌性。

      膨體聚四氟乙烯具有良好的生物相容性，幾乎不與任何物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，且惰性極強(qiáng)、無毒、無致敏和無致癌等副作用，不會對人體產(chǎn)生傷害，已逐漸發(fā)展成一種重要的生物功能材料。e-PTFE 具有特殊的微孔結(jié)構(gòu)，人體組織細(xì)胞、血管可在其微孔中生長并形成組織連接，連接后的組織接近自體組織，這種組織生長愈合的方式，從醫(yī)學(xué)角度來看比傳統(tǒng)的硅橡膠纖維包裹的組織愈合方式更為優(yōu)越。目前，e-PTFE 已被成功應(yīng)用于美容整形、人造血管、心臟瓣膜和消除肺部殘腔等方面。

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結(jié)論與展望

由于分子結(jié)構(gòu)的特殊性，PTFE 具有優(yōu)異的化學(xué)惰性和熱學(xué)穩(wěn)定性。然而，在實(shí)際應(yīng)用方面其仍然存在局限性，所以適當(dāng)改性是改善其性能的有效手段。填充改性方法已經(jīng)比較廣泛，但是其他方法還存在一定問題需要進(jìn)一步探究:1) 表面化學(xué)改性處理 PTFE 表面時(shí)效果較好，但是容易污染環(huán)境，所以在選擇溶液時(shí)，達(dá)到目的的同時(shí)一定要將不利影響降到最低。2) 輻射改性雖然操作簡單，但是容易對 PTFE基體造成損害，影響其力學(xué)性能。3) PTFE 表面薄膜改性已廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，但在摩擦領(lǐng)域特別是其耐磨性方面仍有待提高。