一种聚四氟乙烯接枝膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种聚四氟乙烯接枝膜及其制备方法，该制备方法包括以下步骤：(1)对聚四氟乙烯薄膜作等离体子处理；(2)在氮气保护下，将经等离体子处理的聚四氟乙烯薄膜置于无水四氢呋喃、N‑(苯并环丁烯‑4‑基)马来酰亚胺和丙烯酸的混合液中，在紫外光照射下反应，获得聚四氟乙烯接枝膜。本申请采用紫外光引发方式实现表面接枝，不仅省略了引入过氧自由基的步骤，而且N‑(苯并环丁烯‑4‑基)马来酰亚胺既是光引发剂又是聚合单体，不必引入额外的光引发剂，使反应体系更加简单，后处理步骤更为简便；本申请在聚四氟乙烯薄膜表面接枝形成三维网状高聚物，进一步提高聚四氟乙烯薄膜表面活性，增强聚四氟乙烯薄膜的表面自由能。

A Polytetrafluoroethylene Graft Film and Its Preparation Method

The invention discloses a polytetrafluoroethylene graft film and a preparation method thereof. The preparation method comprises the following steps: (1) plasma treatment of polytetrafluoroethylene film; (2) under the protection of nitrogen, the polytetrafluoroethylene film treated by plasma ion is placed in a mixture of anhydrous tetrahydrofuran, N (benzocyclobutene 4) maleimide and acrylic acid, and irradiated by ultraviolet light. Polytetrafluoroethylene (PTFE) graft membranes were obtained by the following reaction. The application for surface grafting by ultraviolet light initiation not only omits the steps of introducing peroxide free radicals, but also N-(benzocyclobutene-4-) maleimide is both photoinitiator and polymeric monomer, without introducing additional photoinitiator, which makes the reaction system simpler and the post-treatment procedure simpler. The net polymer can further improve the surface activity of PTFE film and enhance the surface free energy of PTFE film.

【技术实现步骤摘要】
一种聚四氟乙烯接枝膜及其制备方法
本专利技术属于高分子材料
，具体涉及一种聚四氟乙烯接枝膜及其制备方法。
技术介绍
聚四氟乙烯(PTFE)具有耐高低温、耐化学腐蚀及耐辐照等优异性能，被广泛用于石油、化工和医药等领域，是现代科学技术中用于解决许多关键密封问题的不可或缺的材料，但其表面不粘性使其应用受到一定的限制。对聚四氟乙烯薄膜表面进行改性可以在不同程度上改善聚四氟乙烯薄膜的表面性能，提高其粘结性和湿润性，增加聚四氟乙烯薄膜的表面自由能。等离子体技术可以在不影响材料本体相性能的情况下，在短时间内改变高分子膜的表面性能，但等离子体对材料的表面改性效果会随着时间延长而衰减，因此还需要对等离子体预处理后的聚四氟乙烯薄膜进行丙烯酸接枝改性处理，以获得稳定的表面改性膜。采用丙烯酸进行接枝改性处理的方法一般流程是：(1)对聚四氟乙烯薄膜作等离子体处理，在薄膜表面形成活性自由基；(2)将经等离子体处理后的聚四氟乙烯薄膜暴露在空气中约30min，空气中的氧气、水蒸气又与薄膜表面的活性自由基发生反应，引入羧基、羟基等含氧基团；(3)将聚四氟乙烯薄膜浸入丙烯酸溶液中进行接枝聚合反应，反应结束后用去离子水反复清洗置换，自然干燥。但采用丙烯酸进行接枝改性处理仍具有如下不足：(1)现有技术一般都是在聚四氟乙烯薄膜表面接枝丙烯酸等二维链状高聚物，但链状高聚物对聚四氟乙烯薄膜的表面自由能的提高作用有限；(2)现有技术通常需要在等离子体处理后将薄膜暴露在空气中引入过氧自由基，采用自由基引发的方式实现表面接枝，这种方式使得表面接枝后处理较为复杂。
技术实现思路
本申请的专利技术目的是提供一种制备工艺简单的聚四氟乙烯接枝膜的制备方法，且该方法能进一步改善聚四氟乙烯的表面自由能。基于上述专利技术目的，本申请的技术方案如下：一种聚四氟乙烯接枝膜的制备方法，包括以下步骤：(1)对聚四氟乙烯薄膜作等离体子处理；(2)在氮气保护下，将经等离体子处理的聚四氟乙烯薄膜置于无水四氢呋喃、N-(苯并环丁烯-4-基)马来酰亚胺和丙烯酸的混合液中，在紫外光照射下反应，获得所述的聚四氟乙烯接枝膜。本申请在对聚四氟乙烯薄膜作等离体子处理后直接进行接枝，省略了暴露在空气中以引入过氧自由基的步骤；本申请同时采用N-(苯并环丁烯-4-基)马来酰亚胺和丙烯酸对聚四氟乙烯薄膜进行接枝改性，N-(苯并环丁烯-4-基)马来酰亚胺既是光引发剂又是聚合单体，在紫外光照射下，N-(苯并环丁烯-4-基)马来酰亚胺被激发，在丙烯酸与N-(苯并环丁烯-4-基)马来酰亚胺发生聚合交联的同时，苯并环丁烯基团开环，从而能够在经等离体子处理后的聚四氟乙烯薄膜表面的羰基上引入丙烯酸单体、N-(苯并环丁烯-4-基)马来酰亚胺单体以及丙烯酸与N-(苯并环丁烯-4-基)马来酰亚胺的交联材料。已经接枝到薄膜表面的丙烯酸单体和N-(苯并环丁烯-4-基)马来酰亚胺单体之间、丙烯酸单体和丙烯酸与N-(苯并环丁烯-4-基)马来酰亚胺的交联材料之间也会进一步发生交联，从而在聚四氟乙烯薄膜表面接枝形成三维网状高聚物，进一步提高聚四氟乙烯薄膜表面活性，增强聚四氟乙烯薄膜的表面自由能。本申请采用紫外光引发的方式实现表面接枝，不仅省略了引入过氧自由基的步骤，而且N-(苯并环丁烯-4-基)马来酰亚胺既是光引发剂又是聚合单体，不必引入额外的光引发剂，使反应体系更加简单，后处理步骤更为简便；同时紫外光引发的接枝过程在室温下进行即可，不必作加热处理。在上述的聚四氟乙烯接枝膜的制备方法中，步骤(1)中，在氦气气氛下，对聚四氟乙烯薄膜作等离子体处理，处理功率为100W，处理时间为90s。在上述的聚四氟乙烯接枝膜的制备方法中，步骤(2)的混合液中，N-(苯并环丁烯-4-基)马来酰亚胺和丙烯酸的摩尔比为1:(1-5)。作为优选，在上述的聚四氟乙烯接枝膜的制备方法中，步骤(2)的混合液中，N-(苯并环丁烯-4-基)马来酰亚胺和丙烯酸的摩尔比为1:(2-4)。在上述摩尔比下，聚四氟乙烯薄膜表面便能接枝形成三维网状高聚物。在上述的聚四氟乙烯接枝膜的制备方法中，步骤(2)的混合液中，丙烯酸与无水四氢呋喃的体积比为(5-15):100。作为优选，在上述的聚四氟乙烯接枝膜的制备方法中，步骤(2)的混合液中，丙烯酸与无水四氢呋喃的体积比为(8-12):100。丙烯酸浓度过大会使聚四氟乙烯薄膜表面接枝分子量过大的聚丙烯酸，而太长的链状聚丙烯酸会影响N-(苯并环丁烯-4-基)马来酰亚胺单体、丙烯酸与N-(苯并环丁烯-4-基)马来酰亚胺的交联材料接枝到薄膜表面，从而降低薄膜表面的接枝密度。在上述的聚四氟乙烯接枝膜的制备方法中，步骤(2)中，在365nm波长的紫外光照射下反应1-7h，获得所述的聚四氟乙烯接枝膜。本申请还提供了由所述的聚四氟乙烯接枝膜的制备方法制得的聚四氟乙烯接枝膜。本申请的聚四氟乙烯接枝膜的静态接触角小于30°，拉伸强度大于15MPa，断裂伸长率大于150％。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：(1)本申请在对聚四氟乙烯薄膜作等离体子处理后直接进行接枝，省略了暴露在空气中以引入过氧自由基的步骤；本申请同时采用N-(苯并环丁烯-4-基)马来酰亚胺和丙烯酸对聚四氟乙烯薄膜进行接枝改性，N-(苯并环丁烯-4-基)马来酰亚胺既是光引发剂又是聚合单体，在紫外光照射下，N-(苯并环丁烯-4-基)马来酰亚胺被激发，在丙烯酸与N-(苯并环丁烯-4-基)马来酰亚胺发生聚合交联的同时，苯并环丁烯基团开环，从而能够在经等离体子处理后的聚四氟乙烯薄膜表面的羰基上引入丙烯酸单体、N-(苯并环丁烯-4-基)马来酰亚胺单体以及丙烯酸与N-(苯并环丁烯-4-基)马来酰亚胺的交联材料。已经接枝到薄膜表面的丙烯酸单体和N-(苯并环丁烯-4-基)马来酰亚胺单体之间、丙烯酸单体和丙烯酸与N-(苯并环丁烯-4-基)马来酰亚胺的交联材料之间也会进一步发生交联，从而在聚四氟乙烯薄膜表面接枝形成三维网状高聚物，进一步提高聚四氟乙烯薄膜表面活性，增强聚四氟乙烯薄膜的表面自由能。(2)本申请采用紫外光引发的方式实现表面接枝，不仅省略了引入过氧自由基的步骤，而且N-(苯并环丁烯-4-基)马来酰亚胺既是光引发剂又是聚合单体，不必引入额外的光引发剂，使反应体系更加简单，后处理步骤更为简便；同时紫外光引发的接枝过程在室温下进行即可，不必作加热处理。(3)本申请制得的聚四氟乙烯接枝膜的静态接触角小于30°，拉伸强度大于15MPa，断裂伸长率大于150％。具体实施方式下面列举具体实施方式对本专利技术的技术方案做进一步详细说明。下述实施例中使用的聚四氟乙烯薄膜可以是市售的现成聚四氟乙烯薄膜，也可以自行制备：将聚四氟乙烯粉料装入模具中冷压成型，随后在380℃烧结炉中烧结，烧结的熟坯在旋切机上车削至0.01-10mm的聚四氟乙烯薄膜。本申请选用厚度为10mm的聚四氟乙烯薄膜。实施例1本实施例一种聚四氟乙烯接枝膜的制备方法，包括以下步骤：(1)将聚四氟乙烯粉料装入模具中冷压成型，随后在370-390℃烧结炉中烧结，烧结的熟坯在旋切机上车削至0.01-10mm的聚四氟乙烯薄膜；聚四氟乙烯薄膜还可以选用市售的现成聚四氟乙烯薄膜；将聚四氟乙烯薄膜置于等离子体处理设备中，进行单面或双面的等离体子处理，处理功率为100W，处本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚四氟乙烯接枝膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)对聚四氟乙烯薄膜作等离体子处理；(2)在氮气保护下，将经等离体子处理的聚四氟乙烯薄膜置于无水四氢呋喃、N‑(苯并环丁烯‑4‑基)马来酰亚胺和丙烯酸的混合液中，在紫外光照射下反应，获得所述的聚四氟乙烯接枝膜。

【技术特征摘要】
1.一种聚四氟乙烯接枝膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)对聚四氟乙烯薄膜作等离体子处理；(2)在氮气保护下，将经等离体子处理的聚四氟乙烯薄膜置于无水四氢呋喃、N-(苯并环丁烯-4-基)马来酰亚胺和丙烯酸的混合液中，在紫外光照射下反应，获得所述的聚四氟乙烯接枝膜。2.如权利要求1所述的聚四氟乙烯接枝膜的制备方法，其特征在于，步骤(2)的混合液中，N-(苯并环丁烯-4-基)马来酰亚胺和丙烯酸的摩尔比为1:(1-5)。3.如权利要求2所述的聚四氟乙烯接枝膜的制备方法，其特征在于，步骤(2)的混合液中，N-(苯并环丁烯-4-基)马来酰亚胺和丙烯酸的摩尔比为1:(2-4)。4.如权利要求1-3中任意一项所述的聚四氟乙烯接枝...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴晓明，邱剑锷，邓赛明，
申请(专利权)人：浙江德清科赛塑料制品有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33