如果要選一種耐酸、耐鹼、耐高低溫、不容易老化的無毒塑膠，大家一定會想到有“塑膠王”之稱的PTFE特氟龍，也叫聚四氟乙烯。將其表面進行處理後，根據不同的使用場景選擇相應的膠黏劑，可以把PTFE特氟龍和金屬、陶瓷、玻璃、橡膠、水泥以及其他塑膠粘接在一起，正因如此，在電子、化工、石油等工藝的反應釜、儲液罐、化學容器、排氣、煙道等襯裡；印染紡織行業的防汙、防腐、防粘的導輥；通用機械行業的滑動導軌貼面等都有廣泛應用。PTFE特氟龍屬於非極性聚合物，表面能很低，粘接前做表面活化預處理尤為重要；今天我們想和大家探討的話題是PTFE特氟龍板材的等離子表面活化。

純聚四氟乙烯板材

1 PTFE特氟龍的等離子表面活化的基本原理和處理過程

1-1 PTFE特氟龍等離子表面活化的基本原理：

PTFE特氟龍單體是由四個F原子對稱地排列在兩個C原子上，C原子之間為雙鍵，不能自由轉動。聚合以後的分子鏈主鏈上的碳原子間（C-C鍵）以及碳原子與氟原子之間（C-F鍵）的單鍵可以做有限的自由轉動。C-C鍵的鍵長為1。54x10-10，C-F鍵的鍵長為1。41x10-10，這在常見的單鍵中是較短的，所以PTFE特氟龍分子內的結合牢固，很難和其他物質發生化學反應。等離子體是一種呈電中性的聚集體，內部成分多樣而活潑，既有典型的電特性，又有鮮明的化學特性。當帶有一定能量和化學特性的等離子體去與PTFE特氟龍表面發生物理粒子轟擊和化學反應時，可以使PTFE特氟龍表面的C-F鍵斷裂，同時引入一些極性基團填補F原子脫離的位置，形成可粘接的潤溼表面。

1-2 PTFE特氟龍板材的等離子表面活化的處理過程

將需要處理的PTFE特氟龍板材放置在等離子表面處理裝置的腔室內，開啟真空泵抽真空到設定的壓力值；然後通入各種工藝氣體，開啟等離子發生器，激發工藝氣體形成離子體與PTFE特氟龍板材表面進行反應，反應過程生成的副產物由真空泵抽走，同時在表面聚合、接枝、沉積一層極性物質；待等離子處理完成之後，關閉等離子發生器，回沖壓縮空氣，開啟腔室取出PTFE特氟龍板材。以下是PTFE特氟龍板材等離子活化前後接觸角的變化：

PTFE特氟龍板材等離子活化前101。49°

PTFE特氟龍板材等離子活化後66°

2 PTFE特氟龍等離子表面活化裝置的特點

板材類的PTFE特氟龍等離子活化裝置有兩種可選，水平式真空等離子表面處理裝置和垂直式真空等離子表面處理裝置。水平式一般都有多層托架，PTFE特氟龍板材放置在托架上方便取放；垂直式的是要有小的料車，把PTFE特氟龍板材掛起來處理，也很方便。

水平式的取放更容易，但是如果處理溫度高了，會在材料上面留下網格印子；垂直式的則可以避免留下印子；但是這兩種裝置都有可能因為電極被遮擋，造成放電不佳。如何解決溫控和放電的問題，是等離子表面處理裝置的重點。

水平式真空等離子表面處理裝置的電極結構

3 影響PTFE特氟龍等離子表面活化效果的工藝引數

3-1 放電功率、時間、溫度之間的關係

相同時間內等離子發生器的放電功率越大，等離子轟擊PTFE特氟龍表面能量越大，相對而言處理效果會越好；但處理時間過長，真空處理腔室內的電極和氣體溫度會很高，容易造成PTFE特氟龍板料變形。

3-2 工藝氣體種類、氣體比例、處理步驟之間的關係

不同的工藝氣體種類、比例以及處理步驟的組合，對於PTFE特氟龍的表面活化效果大相徑庭。有選擇用N2、Ar、He等惰性氣體處理，有選擇CF4、O2等反應性氣體的處理，實驗成果不少，但真正產業化的並不多；說明氣體的選配是難點。此處涉及到工藝秘密，不便展開。

3-3 真空度、氣流量

決定真空度大小有三個因素：一個是真空泵本身能達到的極限真空度和抽速，一個是整個系統的洩漏量，再就是進氣的流量。由於任何物質由固態或液態轉化為氣態都需要能量，所以氣溫越高，分子運動越活躍，越容易將氣體和反應副產物抽出；同樣進入的氣體越少，真空度會越高，氣體溫度會越低。

另外，透過我們大量實驗，純PTFE特氟龍板材和不同填充物的PTFE特氟龍板材處理引數也是有區別，需要採用不同的解決方案。

小結：PTFE特氟龍板材的粘接效能與等離子表面活化效果密切相關，而影響PTFE特氟龍板材活化的主要因素包括：裝置結構、工藝引數以及材料本體等，實施的時候應該綜合考量。

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