ptfe聚四氟乙烯表面处理方法 聚四氟乙烯PTFE为什么非常适用于密封性

聚四氟乙烯胶带通常用做密封缝隙、裂纹和避免气体走漏的资料。经过停止气体物理吸附和原子力显微镜(AFM)测试，我们得出了PTFE粉末和胶带密封性好的缘由。本文中的研讨办法也可用来剖析其他柔性资料，例如薄膜、涂层资料和新型弹性体等。

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引见

图1：聚四氟乙烯粉末。需求留意的是：固然其自身是疏水资料，但由于氟分子的互相作用使其具有固有的汇集现象

1938年杜邦公司的罗伊普兰科特发现，聚四氟乙烯(PTFE)是一种由四氟乙烯链聚合构成的聚合物。PTFE是疏水性资料，在一切资料中摩擦系数第三低(0.05-0.1)，并且导热系数低，但是熔点较高(326℃)密度高(2.2 g/cm3)。聚四氟乙烯常见的工业用处包括：用于耐磨资料(光滑剂、光滑脂等)、制造疏水织物、用于耐高温膜过滤器、牙齿修复资料等。

图2：聚四氟乙烯构造：显现出交联的C-F分子

本文中的研讨办法运用了多种丈量技术，如物理吸附(比外表积)和原子力显微镜(AFM，外表形貌)，来说明为什么PTFE具有良好的密封性。本文的目的是为了阐明如何在资料构造层面剖析资料(如PTFE)，以完好地解释其物理属性和实践运用的性能属性。在开发新资料时，我们通常需求理解以下信息：

经过丈量比外表积，理解资料在亚纳米级的构造信息

资料被挤压成柔性薄板时具有怎样的性能，例如聚四氟乙烯密封胶带

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实验

Autosorb iQ Tosca400 AFM

分别采用物理吸附(Autosorb iQ)和原子力显微镜(Tosca 400 AFM)两种不同的丈量技术对聚四氟乙烯停止表征，分别丈量其比外表积和外表形貌。用聚四氟乙烯粉末停止比外表积测试，用白色聚四氟乙烯胶带停止外表形貌测试。测试结果如表1所示。

测试项目结果运用技术

比外表积(m2/g)2.59气体吸附(N2)

RMS外表粗糙度(nm)170

AFM

均匀纤维宽度(nm)330AFM

表1：PTFE丈量结果

运用Autosorb iQ仪器，称样量约2 g，样品管为9mm大球泡样品管，测试气体N2 ，测试温度77K，用氦气丈量样品管的自在体积停止物理吸附测试。样品脱气处置条件为343K脱气3小时。在相对压力(P/P0)为0.1-0.25范围内取值停止比外表积计算。

切割一块1cm×1cm大小的聚四氟乙烯胶带用于AFM丈量。Tosca AFM仪器在轻敲形式下操作，以捕捉特征高度和特征相位比照。轻敲形式运用的悬臂为安东帕公司的Arrow-NCR10硅传感器，标称共振频率为285 kHz，力常数为42 N/m。悬臂长度为160 µm，宽度为45 µm。扫描分辨率设置为400时的图像扫描速率为~0.5 Hz。AFM一切的丈量都是在室温环境下停止。

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结果讨论

物理吸附(Autosorb iQ)

通常在恒定温度下，运用氮气分子作为分子探针，吸附在资料的内表面面(即N2 77K)。在吸附等温线的发作单层吸附的区域停止取值计算比外表积值。BET理论的细致解释能够在其他相关文献中找到[3]。具有良好密封性能的资料通常具有较低的比外表积值(<10 m2/g)。两个PTFE粉末比外表积测试结果图如图3所示，均匀值为2.59 m2/g。如此小的比外表积值通常代表资料是非多孔资料，例如PTFE。

图3：PTFE比外表积图

原子力显微镜(AFM)

AFM能够表征资料的外表形貌和粗糙度，并能够在纳米尺度上检查资料能否有杂质或不平均的存在。PTFE三维外表形貌如图4所示。PTFE胶带的RMS粗糙度为170 nm。图中显现出聚四氟乙烯胶带的纤维构造。外表形貌关于理解胶带的某些性能很重要，例如手感、平滑度、能否含有纤维构造或杂质等。

图4：10 µm×10 µm的AFM三维形貌(正向追踪)，显现出纤维构造

依据AFM图，从垂直于纤维的二维外表轮廓测得纤维的均匀宽度战争均高度分别为330 µm和480 µm。

分离两种表征技术，说明了为什么聚四氟乙烯具有良好的密封性能。低比外表积(低孔隙率)障碍了气体或液体的侵入。这种特性与胶带具有的纤维特性分离，使胶带可以拉伸严密的包裹缝隙。PTFE的高熔点和低导热系数也使它适用于高温密封。

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结论

Autosorb iQ/Tosca 400 AFM

本文展现了如何分离两种不同的资料表征技术(物理吸附和AFM)，以得到完好的PTFE胶带的构造信息。这种组合的表征办法能够扩展到其他类似的资料，使资料的物理属性与应用分离起来。