高性能氟塑脂涂料在灯泡行业中的应用由于室内的高瓦数灯泡温度非常高，常因忽然吹至冷风或从天而降的雪引至爆裂，玻璃四溅，伤及行人。

高品质的高性能氟塑脂PFA涂料可长期在高温使用，对灯炮炸裂的问题，可以迎刃而解。

因为：（1）高性能氟塑脂PFA是十分好的绝缘材料，涂在灯泡表面后，可以减少玻璃突变的温差而减低爆炸的机会；（2）即使玻璃在炸裂时，氟塑脂涂料PFA 薄膜会进抓住玻璃的碎片，避免飞溅伤人；（3）氟塑脂涂料PFA是高品质产品纯度极高，即使涂在灯泡上也不会影响其光亮度；（4）高性能氟塑脂涂料符合美国食品条例，可以使用在需接触食物的灯泡上使用了高性能氟塑脂涂料处理的灯泡不易破裂，行人不会为四溅的玻璃争相走避，管理法人也不用为灯泡伤人而赔偿。

因此，经高性能氟塑脂涂料处理的灯泡，是优质生活的必须品。

—文章摘自网络聚四氟乙烯膜的亲水化改性研究进展聚四氟乙烯(PTFE)是综合性能非常优良的塑料，具有优良的化学稳定性，能耐热、耐寒和耐化学腐蚀性，同时，它还具有优良的电绝缘性、低的表面张力和摩擦系数、不燃性、耐大气老化性和高低温适应性能，并且具有较高的力学性能，广泛应用于航空航天、石油化工、机械、电子电器、建筑、纺织等诸多领域。

但是这种极强的非极性使PTFE的疏水性很强，从而极大限制了其在医疗、卫生等工业领域的应用。

随着PTFE膜应用范围的不断扩大，国内外研究人员围绕PTFE 膜的表面改性已进行了大量研究，包括等离子体处理、功能单体聚合、化学处理和溅涂等。

这些处理方法都能有效提高其黏结性和湿润性，增加表面能。

1 PTFE疏水性强的原因PTFE的水接触角高达120°，也就是其润湿程度很差。

从表面特征来看，主要有3方面的原因。

1.1化学键能高PTFE是以碳原子链为骨架，链周围被氟原子包围的结构。

由极强C-F键(键能为485.3kJ/mol，约50eV)和被原子所强化的C-C键(键能为345.6kJ/mol，约3.5eV)组成的一种线形高分子，具有完全对称结构。

1.2 表面张力(Yc)低当液体的表面张力低于固体平面的临界表面张力时，则能在该固体表面随意铺展和润湿，而高于固体平面Yc，则形成不连续的液滴，其接触角大于零。

不同高分子化合物固体平面的Yc见表1。

表面张力低的聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯都不易浸润。

1.3 PTFE显示出与其他聚合物最小的亲和性(相容性)二种成分A、B混合时能量变化e为：e=(eA1/2-eB1/2)2eA1/2、eB1/2为成分A、B的溶度参数。

一般e是作为低分子物质相互溶解性的量度，把该理论应用于高分子物质的疏水性上，可以得出这样的推断：e愈小，其亲水性愈强。

表1不同高分子固体平面的临界表面张力(Yc)固体表面Yc/10-5N·cm-1聚四氟乙烯18聚三氟乙烯22聚二(偏)氟乙烯25聚一氯乙烯28聚三氟氯乙烯31聚乙烯 31聚苯乙烯33聚乙烯醇37聚甲基丙烯酸甲酯39聚氯乙烯39聚酯纤维43锦纶66 46纤维素纤维72表2各种聚合物溶度参数聚合物溶度参数/J1/2·cm2/3聚四氟乙烯 6.2硅橡胶 7.3聚乙烯7.8天然橡胶8.1聚苯乙烯8.6聚氯乙烯9.5环氧树脂10.9聚偏氯乙烯12.2尼龙13.6聚丙烯腈 15.4从表2所示各种聚合物的溶度参数，可以看出PTFE的e1/2比其他聚合物都小，其组合的e 也就要大，因而PTFE与其他聚合物亲和性最小，疏水的可能性也就最大。

以上种种原因决定了PTFE对水的湿润性很差。

2 亲水化改性方法2.1 等离子体处理法利用等离子体产生的各种活性粒子如离子、电子、自由基、激发态原子与分子对材料表面进行处理，具有简单、快速、工艺干法化、改性仅涉及材料表面而不影响本体结构和性能等优点而日益受到人们的重视。

使用Ar等非聚合性气体，产生的自由基能与空气中的氧或水发生反应形成过氧化物，可进一步与功能单体如丙烯酸发生交联聚合，取得亲水性表面；而使用聚合性气体，自由基能在气相或膜表面相互撞击，结合形成薄膜聚合物。

目前为止，用于PTFE表面改性的气体有Ar、O2、N2、H2、H2O和NH3等。

大量的实验研究发现等离子体放电功率、处理时间、处理时系统压力以及处理气氛对PTFE膜表面亲水化改性都有较大影响。

Griesser等研究了空气、水、氩气、氨气等离子体处理PTFE的情况，发现用氨气等离子体处理PTFE只需很短的处理时间即可获得良好的亲水性，水接触角可降至20°，但处理后的样品随放置时间延长，水接触角将逐渐增加，表面亲水性逐渐变差。

在等离子体表面改性中，由处理获得的表面性质随时间延长而逐渐减弱甚至消失的现象并不少见，原因是表面层中各种基团的翻转和重排以减少表面自由能，这种现象称为表面动力学。

Wilson等研究了O2、Ar、N2和NH3等离子体处理PTFE后其表面结构和形貌的变化，结果表明Ar等离子体处理效果最好，而O2等离子体处理效果最差。

Liu等用Ar、空气和O2等离子体处理PTFE膜，发现经Ar等离子体处理的表面形成蜂窝状结构，而经空气和O2等离子体处理的表面有较深的突出。

方志等研究了空气中产生大气压下辉光放电(APGD)和介质阻挡放电(DBD)对PTFE膜表面进行改性的效果，结果表明：APGD的处理效果要优于DBD，即APGD可以对PTFE表面进行均匀处理，在其表面引入更多的O元素，使其接触角下降至更低值。

陈义龙等则用脉冲等离子体处理PTFE薄膜。

其主要表现为薄膜表面基团的含量由无到有，并形成了C＝C不饱和基团。

表面由完全非极性变成表现出部分极性，亲水性大为增强。

胡征等以H2O的微波等离子体处理PTFE膜，水接触角由处理前的110°下降至处理后的23.6°，表明等离子体处理能有效地增加PTFE的表面能，改善其湿润性。

但存放一段时间后，处理PTFE 膜表面的化学成分和结构会发生变化，接触角会在几天内明显增加，达到60°，从而说明了仅用等离子体处理膜表面，其亲水性改善会随时间的延长而衰退。

2.2 等离子体接枝聚合法与等离子体处理增加表面亲水性相比，等离子体引发接枝聚合改性后的聚合物表面有两大优点：一是对亲水性的改善程度更大，二是表面性质的改善不随时间而衰减。

由于高分子链的运动，等离子体处理中表面引入的极性基团会随之转移到聚合物本体中，导致被改善的表面亲水性随时间而衰减，利用等离子体引发接枝聚合反应，引入较长的亲水性高分子链，则能“固定”所需的亲水性能。

Wang等用两种方法将聚乙二醇(PEG)交联到PTFE膜表面：①先用等离子体预处理PTFE膜表面，再用紫外线诱导使含甲氧基的聚乙二醇单甲基丙烯酸酯(PEGMA)与PTFE发生交联共聚反应；②先将丙烯酸(AAc)与PTFE膜表面发生交联共聚反应，再在亚硫酰二氯(SOCl2)的作用下，PEG 的羟基与C-Cl基团发生反应。

结果表明有高PEG 接枝率的PTFE膜表面能有效地阻止牛血清白蛋白(BSA)的吸附。

并提出了这两种方法的改性机理。

Kang等用Ar等离子体预处理PTFE膜，再用亲水性功能单体丙烯酸、苯乙烯磺酸钠盐、N,N-二甲基乙酰胺和甲基丙烯酸缩水甘油酯水溶液在近紫外光的诱导下发生接枝共聚反应。

丙烯酸在PTFE的表面发生接枝共聚时有很严重的滞后效应，这表现为表面的分层微孔结构和接枝链完全渗入到表面层的下面。

苯乙烯磺酸和N,N-二甲基乙酰胺在PTFE表面发生更强烈的接枝共聚反应，前进角和后退角的滞后不是很明显，表现为接枝链部分地渗入到表面层的下面。

马於光等用丙烯醇等离子体处理PTFE，获得了很好的结果。

以含极性基团的有机物蒸气为气氛进行等离子体处理可在PTFE表面形成覆盖层，具有高度交联、性质稳定的特点，又含有极性基团，可有效地改善PTFE的表面亲水性。

Chen Yang 等先在PTFE膜表面等离子体聚合一层聚乙烯(PE)，再在处理膜表面接枝聚合AAc，结果发现，等离子体处理的带有PE的膜表面能进一步交联AAc，这表明沉积PE的膜表面仍有活性基团。

2.3 辐射接枝法该法需要有60Co的能源，把PTFE膜置于苯乙烯、反丁烯二酸、甲基丙烯酸酯类等可聚合的单体中，以60Co辐射使单体在PTFE膜表面发生化学接枝聚合，从而使PTFE膜表面形成一层易于粘接的接枝聚合物。

接枝后的PTFE三度方向均匀长大，形状保持，但失去原PTFE的光泽和润滑感。

表面粗糙程度随接枝量的增加而增大，但表面不变色，而且在潮湿环境下表面电阻也不变化。

Turmanova等采用60Co在100 kGy的照射下将丙烯酸(AA)接枝PTFE表面和内部基质中，合成了交联共聚物(PTFE-g-PAA)。

2.4 化学处理化学腐蚀改性，即将PTFE经过一定化学试剂处理可以提高其表面亲水性。

这些化学试剂可以是金属钠的氨溶液；萘钠四氢呋喃溶液；碱金属汞齐；五碳基铁溶液等。

其中钠-萘配合物化学处理主要是通过腐蚀液与PTFE膜表面发生化学反应，扯掉表面上的部分氟原子。

这时在表面上留下了碳化层和某些极性基团(碳化层的深度以1µm左右为宜。

如果过分腐蚀表面，可能因产生的碳化层太厚而降低表层的内聚强度)。

这是目前研究的种种方法中效果较好、比较经典的方法，但也存在一些明显缺点，比如：被粘物表面变暗或变黑、在高温环境下表面电阻降低、长期暴露在光照下胶接性能将大大下降，使得此法的应用受到很大限制。

Mohammed等在四卤化硅环境中处理多孔PTFE，再进行水解，就可以得到含有硅酸的活性层膜表面，膜表面的湿润性得到极大提高。

2.5 溅涂表面沉积改性，将PTFE浸渍在某些金属氢氧化物的胶体溶液中，使得胶体粒子沉积在其表面，从而增大湿润性，改善表面活性，易于与其他材料复合。

这种方法对膜的表面蚀刻比较严重，目前已很少应用。

2.6 其他改性方法用ArF作基元的激光器处理PTFE，是目前国外采用的新方法，它的基本原理是用激光器照射某物质，使它与PTFE表面发生反应。

Niino等用ArF受激准分子激光器诱导PTFE膜表面在肼气体环境下发生化学改性。

方法是：将PTFE膜放在充满肼气的器皿中，在室温和肼的饱和蒸气压下(器皿中压力用皮拉尼真空计测试)，用ArF 作基元的激光器照射PTFE膜表面，激光器的射频为10Hz，脉冲次数为1000之间，照射的能量密度为27mJ/cmz。

经激光处理后，PTFE就会形成亲水性的表面，其膜表面的水接触角由处理前的130°降至30°，且随着激光器照射次数的增加，接触角会逐渐下降。

3 PTFE膜亲水化改性后的应用3.1 生物医用材料利用等离子体处理或引发接枝聚合的方法在PTFE膜表面引入羧基、酯基等反应性基团，然后接枝肝素等生物分子，可赋予PTFE膜表面抗凝血性能，有望作为与血液接触的医疗器械或人造器官。