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FRP玻璃鋼復合材料論壇

標題: PTFE與鋼的粘接 [打印本頁]

作者: luo113iceman 時間: 2010-8-15 19:26
標題: PTFE與鋼的粘接
小弟最近碰到個問題，我想把PTFE薄膜直接粘在鋼背上，PTFE薄膜是經過萘鈉處理的。
但是好像直接跟鋼粘強度還是太小。

我想找個膠水，把他們直接站上。

大家有什么適合的膠水，推薦一下

作者: 非洲小白臉 時間: 2010-8-16 10:21
這個還真沒有

作者: hackjsh 時間: 2010-8-16 10:59
經過鈉萘處理的PTFE，一般的環氧膠粘劑是粘的，環氧膠粘劑粘鋼鐵基本沒問題
具體的咨詢下一些大的膠粘劑供應商。

作者: ktking 時間: 2010-8-16 11:18
由于PTFE表面潤濕性能差,不能被
很好地粘接,因而大大限制了它的使用范圍.為了使PTFE
有更廣泛的應用,對其表面進行處理,以改善粘接性能,提高
粘接強度很有必要.
1 PTFE難粘接的原因分析
PTFE之所以難粘接,從它的物理性質上分析,主要有以
下幾個方面的原因[1]:
(1)表面能低,臨界表面張力一般只有1.85×10-2N/
m.PTFE的前進接觸角(θd)為118°,后退接觸角(θr)為
91°,接觸角(θ)為104°,是所有材料中最大的,而接觸角越
大,潤濕程度越小,即潤濕性越差,膠粘劑不能充分潤濕
PTFE,從而不能很好地粘附在PTFE上;
(2)結晶度大,化學穩定性好.PTFE的溶脹和溶解都
要比非結晶高分子困難,膠粘劑涂在PTFE表面很難發生高
聚物分子鏈的互相擴散和纏結,不能形成較強的粘附力;
(3)PTFE結構高度對稱,且屬于非極性高分子.膠粘
劑吸附在PTFE表面是由分子間的作用力引起的,這種作用
力包括取向力,誘導力和色散力.而PTFE非極性表面不具
備形成取向力和誘導力的條件,只能形成較弱的色散力,因
而其粘附性能較差;
(4)PTFE的溶解度參數很小,因而與其它物質的粘附
性也很小.
因此,要解決PTFE難于粘接的問題,一般應從表面改
性以改善其粘接性能和研制新型粘接劑兩個方面入手.
2 PTFE表面處理方法[2]
2.1 化學處理法
化學處理含氟材料,主要是通過腐蝕液與PTFE發生化
學反應,扯掉材料表面上的部分氟原子,在表面留下碳化層
和某些極性基團.紅外光譜表明,在PTFE表面引入羥基,
羰基和不飽和鍵等極性基團,能使表面能增大,接觸角變小,
潤濕性提高,由難粘變為可粘.這是目前研究的所有表面處
理方法中效果較好,也較常用的方法.但也存在一些缺點:
被粘物質表面變暗或發黑,在高溫環境下表面電阻降低,長
期暴露在光照環境下其粘接性能大大降低.這些缺點使得
此法的應用受到很大的限制.一般用鈉萘四氫呋喃作為腐
蝕液,也可用鈉聯苯二氧六環,鈉萘二醇二甲醚等作為腐蝕
液.另外,該法不能根據需要對PTFE表面進行有選擇的改
性,具有一定的盲目性,這在實際應用中是非常不利的.
2.2 高溫熔融法
高溫熔融法是在高溫下使PTFE表面的結晶形態發生
變化,嵌入一些表面能高,易粘接的物質如SiO2,Al粉等,冷
卻后就會在PTFE表面形成一層嵌有易粘物質的改性層.
由于易粘物質的分子已進入PTFE表層分子中,所以粘接強
度很高.此法的優點是耐候性,耐濕熱性比其它方法顯著,
適于長期戶外使用.不足之處是在高溫燒結時PTFE會釋
放出一種有毒物質全氟異丁烯,而且不易保持形狀.
2.3 輻射接枝法
把PTFE置于苯乙烯,反丁烯二酸,甲基丙烯酸酯等可
聚合的單體中,以60Co輻射使單體在PTFE表面發生化學接
枝聚合,從而在PTFE表面形成一層易于粘接的接枝聚合
物.接枝后表面變粗糙,粘接表面積增大,粘接強度提高.
這種方法的優點是操作簡單,處理時間短,速度快,但改性后
的PTFE表面失去原有的光滑感和光澤,且60Co輻射源對人
體傷害較大.
2.4 低溫等離子體處理法
低溫等離子體是指低氣壓放電(輝光,電暈,高頻,微
波)產生的電離氣體.在電場作用下,氣體中的自由電子從
電場中獲得能量成為高能電子,這些高能量電子與氣體中的
原子,分子碰撞,如果電子的能量大于分子或原子的激發能,
就能產生激發分子和激發原子,自由基,離子以及具有不同
能量的射線.低溫等離子體中的活性粒子具有的能量一般
接近或超過碳—碳鍵或其它含碳鍵的鍵能,因而能與導入系
統的氣體或固體表面發生化學或物理的相互作用.如果采
用反應型的氧等離子體,則能與高分子表面發生化學反應而
引入大量的含氧基團,使表面分子鏈產生極性,表面張力明
顯提高,表面活性改變.即使采用非反應型的Ar等離子體,
也能通過表面的交聯和蝕刻作用引起的表面物理變化而明
顯地改善聚合物表面的接觸角和表面能.圖1為PTFE經
N2等離子體處理后水接觸角的變化情況.
收稿日期:2005207216
16董高峰,等:聚四氟乙烯表面處理與粘接
圖1 N2等離子體處理PTFE的時間與接觸角的關系
劉學恕[3]對低溫等離子體處理氟塑料進行了長期的研
究工作,取得了很好的效果,處理后的氟塑料接觸角平均降
低20°～30°,粘接剪切強度提高2～10倍.G.Mesygts[4]用
20keV和30keV的N+,O+,C+離子束,在一定條件下處理
PTFE,其結果是PTFE表面對異氰酸酯,丙烯酰胺和環氧試
劑產生活性,這種改變使它與膠粘劑的界面發生變化.處理
后的PTFE與以多乙烯多胺為固化劑的環氧粘合劑(ED-
20)粘接耐久性可提高100倍.
2.5 最近國外報道的處理方法
用ArF作激光的激光器處理PTFE,是目前國外采用的
新方法.它的基本原理是用激光器照射某物質,一方面可使
該物質與PTFE表面發生基團反應,引進易粘接的物質;另
一方面可使PTFE表面形成自由基,引發單體與其形成接枝
共聚物,達到改善粘接強度的目的.根據反應類型可分為基
團反應和接枝反應.
(1)基團反應
處理過程是用ArF激光器照射處在某氣態物質氛圍中
的PTFE,使該氣態物質與PTFE表面發生基團反應.可根
據PTFE的不同用途,選擇不同的反應物質進行改性.例
如,選擇[B(CH3)3]3作反應物質,改性后的表面是親油性
的,而選擇NH3,B2H6,N2H4(肼)或H2O2等作反應物質,改
性后的表面是親水性的[5].用芳香族化合物對PTFE改性,
可以大大提高其粘接強度.此法的優點是簡便,安全,還可
以根據實際需要對PTFE表面進行有選擇的改性,避免了化
學處理法的盲目性,這在實際應用中是非常有利的.此外,
改性后的PTFE表面耐久性要比輻射法,用N2的等離子體
法好得多.人們已經成功地利用此法在處理過的PTFE表
面上鍍金屬鎳.這一研究以日本都市大學Murhara教授領
導的研究小組最有代表性.
(2)接枝反應
在ArF激光器的引發下,PTFE表面分子脫氟形成自由
基,引發單體在其上聚合,形成接枝聚合物,接枝鏈是易粘接
的物質,它以化學鍵的形式與PTFE分子相連并附著在PTFE
表面,形成一層該化學物質的表面層,這樣就把PTFE的粘
接問題轉化成該物質的粘接,簡化了PTFE的粘接.例如在
ArF激光器照射下,CH2CHCON(CH2NH3)2可與
PTFE表面發生接枝聚合反應,改性后的PTFE對水的接觸角
下降到20°[5].
此外,有報道稱[6]改善PTFE的粘接性能也可以從成型
過程入手.在PTFE成型之前,向其中加入一種光吸收劑,
燒結后再用紫外激光照射,不僅可改善潤濕性,而且耐熱,耐
光照性能也得到大大提高.改性后的PTFE與鋼板粘接,剝
離強度可達到2.0776N/mm.
3 表面改性劑
配位鍵理論認為PTFE的大分子只有單純的給電能力,
對那些大多數只有單純的給電能力而接受電子能力很弱的
膠粘劑具有很強的排斥性,并且難以用這些物質在界面上生
成配位鍵而產生有效的粘附作用.因為配位鍵的形成既需
要有提供電子對的一方,又需要有接受電子對的一方,二者
缺一不可.PTFE的難粘性是由被粘物和粘接劑雙方共同決
定的,并不是由PTFE單方面決定的,PTFE對提供電子對的
物質表現出難粘性,對提供空電子軌道的物質就會形成牢固
的粘接,也可以和某些能形成較強氫鍵的物質形成牢固的粘
接,即該物質必須能夠為氟原子提供有效的可形成氫鍵的氫
原子.表面改性劑就是基于以上機理來提高粘接性能的.

作者: ktking 時間: 2010-8-16 11:19
目前,PTFE的表面改性劑有KH-550,A151,防水3
號,南大-42號和BGJ3號等.其中以BGJ3號的表面改性
效果最好

作者: 放牛山娃子 時間: 2010-8-16 12:01

引用第3樓ktking于2010-08-15 05:18 PM發表的 :
由于PTFE表面潤濕性能差,不能被
很好地粘接,因而大大限制了它的使用范圍.為了使PTFE
有更廣泛的應用,對其表面進行處理,以改善粘接性能,提高
粘接強度很有必要.
1 PTFE難粘接的原因分析
.......

謝啦。收藏！

作者: luo113iceman 時間: 2010-8-16 21:57
目前,PTFE的表面改性劑有KH-550,A151,防水3
號,南大-42號和BGJ3號等.其中以BGJ3號的表面改性
效果最好

這些膠水好像網上找不到。

作者: 放牛山娃子 時間: 2010-8-17 08:58
看了半天沒看懂，只好查資料。附上：
ptfe中文名為聚四氟乙烯，是四氟乙烯的聚合物。英文縮寫為PTFE。聚四氟乙烯的基本結構為. - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 - CF2 -. 聚四氟乙烯廣泛應用于各種需要抗酸堿和有機溶劑的,它本身對人沒有毒性，但是在生產過程中使用的原料之一全氟辛酸銨(PFOA)被認為可能具有致癌作用。

聚四氟乙烯相對分子質量較大，低的為數十萬，高的達一千萬以上，一般為數百萬（聚合度在104數量級，而聚乙烯僅在103）。一般結晶度為90～95％，熔融溫度為327～342℃。聚四氟乙烯分子中CF2單元按鋸齒形狀排列，由于氟原子半徑較氫稍大，所以相鄰的CF2單元不能完全按反式交叉取向，而是形成一個螺旋狀的扭曲鏈，氟原子幾乎覆蓋了整個高分子鏈的表面。這種分子結構解釋了聚四氟乙烯的各種性能。溫度低于19℃時，形成13／6螺旋；在19℃發生相變，分子稍微解開，形成15／7螺旋。

雖然在全氟碳化合物中碳-碳鍵和碳-氟鍵的斷裂需要分別吸收能量346.94和484.88kJ／mol，但聚四氟乙烯解聚生成1mol四氟乙烯僅需能量171.38kJ。所以在高溫裂解時，聚四氟乙烯主要解聚為四氟乙烯。聚四氟乙烯在260、370和420℃時的失重速率（％）每小時分別為1×10-4、4×10-3和9×10-2。可見，聚四氟乙烯可在 260℃長期使用。由于高溫裂解時還產生劇毒的副產物氟光氣和全氟異丁烯等，所以要特別注意安全防護并防止聚四氟乙烯接觸明火。

力學性能它的摩擦系數極小，僅為聚乙烯的1／5，這是全氟碳表面的重要特征。又由于氟-碳鏈分子間作用力極低，所以聚四氟乙烯具有不粘性。

聚四氟乙烯在-196～260℃的較廣溫度范圍內均保持優良的力學性能，全氟碳高分子的特點之一是在低溫不變脆。

耐化學腐蝕和耐候性除熔融的堿金屬外，聚四氟乙烯幾乎不受任何化學試劑腐蝕。例如在濃硫酸、硝酸、鹽酸，甚至在王水中煮沸，其重量及性能均無變化，也幾乎不溶于所有的溶劑，只在300℃以上稍溶于全烷烴（約0.1g／100g）。聚四氟乙烯不吸潮，不燃，對氧、紫外線均極穩定，所以具有優異的耐候性。

電性能聚四氟乙烯在較寬頻率范圍內的介電常數和介電損耗都很低，而且擊穿電壓、體積電阻率和耐電弧性都較高。

耐輻射性能聚四氟乙烯的耐輻射性能較差（104拉德），受高能輻射后引起降解，高分子的電性能和力學性能均明顯下降。

聚合聚四氟乙烯由四氟乙烯經自由基聚合而生成。工業上的聚合反應是在大量水存在下攪拌進行的，用以分散反應熱，并便于控制溫度。聚合一般在40～80℃，3～26千克力／厘米2壓力下進行，可用無機的過硫酸鹽、有機過氧化物為引發劑，也可以用氧化還原引發體系。每摩爾四氟乙烯聚合時放熱171.38kJ。分散聚合須添加全氟型的表面活性劑，例如全氟辛酸或其鹽類。

應用聚四氟乙烯可采用壓縮或擠出加工成型；也可制成水分散液，用于涂層、浸漬或制成纖維。聚四氟乙烯在原子能、航天、電子、電氣、化工、機械、儀器、儀表、建筑、紡織、食品等工業中廣泛用作耐高低溫、耐腐蝕材料，絕緣材料，防粘涂層等。
化學性質
絕緣性：不受環境及頻率的影響，體積電阻可達1018歐姆•厘米，介質損耗小，擊穿電壓高。

耐高低溫性：對溫度的影響變化不大，溫域范圍廣，可使用溫度-190~260℃。

自潤滑性：具有塑料中最小的摩擦系數，是理想的無油潤滑材料。

表面不粘性：已知的固體材料都不能粘附在表面上，是一種表面能最小的固體材料。

耐大氣老化性，耐輻照性能和較低的滲透性：長期暴露于大氣中，表面及性能保持不變。

不燃性：限氧指數在90以下。

參考資料：http://baike.baidu.com/view/683150.html?wtp=tt
13回答者：

作者: aaron 時間: 2010-9-6 21:11
做為采光板的表面層，可以使材料透光率，耐候性達到10年以上，而基本穩定

作者: 纖維專家 時間: 2010-9-10 18:31
好像還沒有這樣的膠水

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