一种聚四氟乙烯的表面活化处理方法
| 专利类型 | 发明公开 | 法律事件 | 公开; 实质审查; 授权; |
| 专利有效性 | 有效专利 | 当前状态 | 授权 |
| 申请号 | CN202410091473.0 | 申请日 | 2024-01-23 |
| 公开(公告)号 | CN117603617A | 公开(公告)日 | 2024-02-27 |
| 申请人 | 广州市晶邦密封技术有限公司; | 申请人类型 | 企业 |
| 发明人 | 王万顺; 黄国典; 徐阳; 徐长结; | 第一发明人 | 王万顺 |
| 权利人 | 广州市晶邦密封技术有限公司 | 权利人类型 | 企业 |
| 当前权利人 | 广州市晶邦密封技术有限公司 | 当前权利人类型 | 企业 |
| 省份 | 当前专利权人所在省份：广东省 | 城市 | 当前专利权人所在城市：广东省广州市 |
| 具体地址 | 当前专利权人所在详细地址：广东省广州市增城区新塘镇太平洋1路5号(厂房) | 邮编 | 当前专利权人邮编：511340 |
| 主IPC国际分类 | C09D175/04 | 所有IPC国际分类 | C09D175/04 ; C09D127/22 ; C09D7/65 ; C08J3/28 ; C08L27/12 ; B05D7/00 ; B05D3/10 ; B05D3/12 |
| 专利引用数量 | 6 | 专利被引用数量 | 0 |
| 专利权利要求数量 | 10 | 专利文献类型 | A |
| 专利代理机构 | 深圳维启专利代理有限公司 | 专利代理人 | 魏坤宇; |
| 摘要 | 本 申请 涉及聚四氟乙烯加工技术领域，具体公开了一种聚四氟乙烯的表面活化处理方法。本申请的方法将 水 性聚 氨 酯胶粘剂负载到了经过处理的聚四氟乙烯涂层表面，并在水性聚氨酯胶粘剂中加入了改性氟 橡胶 粉，得到了水性聚氨酯涂层，这种水性聚氨酯涂层能够在胶粘剂、 胶带 的辅助下与其他类型的材料产生良好的粘合效果，克服了零件表面的聚四氟乙烯涂层与其他材料粘合性差的 缺陷 ，间接提高了零件与其他材料之间的可粘性。 | ||
| 权利要求 | 1.一种聚四氟乙烯的表面活化处理方法，其特征在于，包括以下步骤： |
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| 说明书全文 | 一种聚四氟乙烯的表面活化处理方法技术领域[0001] 本申请涉及聚四氟乙烯加工技术领域，更具体地说，它涉及一种聚四氟乙烯的表面活化处理方法。 背景技术[0002] 聚四氟乙烯是一种性能优异的材料，具有良好的耐化学性质、自润滑以及防腐性能，凭借这些特征，聚四氟乙烯在化工防腐、电器绝缘、机械密封等场合有着广泛的应用。 [0003] 相关技术中有一种聚四氟乙烯的表面活化处理方法，包括以下步骤：（1）以无水四氢呋喃为溶剂配制萘钠溶液，备用；萘钠溶液按照重量百分比计包括如下组分：无水四氢呋喃80%，萘15%，钠5%；（2）在氮气保护条件下将零件浸入萘钠溶液中2s，然后使用丙酮对零件进行清洗，即可完成对聚四氟乙烯的表面活化。 [0004] 针对上述中的相关技术，发明人认为，按照相关技术中的工艺虽然在理论上能够实现对聚四氟乙烯的活化，但是当零件需要与其他材料进行粘合时，相关技术中的活化工艺不足以充分改善聚四氟乙烯涂层的可粘性，导致难以实现零件与其他材料的粘合。 发明内容[0006] 本申请提供一种聚四氟乙烯的表面活化处理方法，采用如下的技术方案：一种聚四氟乙烯的表面活化处理方法，包括以下步骤： （1）对表面包覆有聚四氟乙烯涂层的零件进行喷砂处理，然后使用丙酮对零件进行超声清洗，再对零件进行烘干，备用；以无水四氢呋喃为溶剂配制萘钠溶液，备用；所述萘钠溶液按照重量百分比计包括如下组分：无水四氢呋喃45‑80%，萘15‑35%，钠5‑20%； （2）按照44‑144W的处理功率，在空气氛围中对平均粒径0.12‑0.27mm的氟橡胶粉进行1‑5min 的冷等离子体处理，得到改性氟橡胶粉，备用；在氮气保护条件下将零件浸入萘钠溶液中，然后取出零件并使用丙酮对零件进行清洗，将零件干燥后备用； （3）将改性氟橡胶粉加入水性聚氨酯胶粘剂中，得到混合液，所述混合液中的改性氟橡胶粉的质量分数为1‑10%，将混合液刷涂在零件表面并进行烘干，即可完成对聚四氟乙烯的表面活化。 [0007] 通过采用上述技术方案，本申请在喷砂处理之后，又使用萘钠溶液对零件表面的聚四氟乙烯涂层进行了处理，喷砂处理能够使聚四氟乙烯表面的粗糙度提升，促进了萘钠溶液与聚四氟乙烯涂层的充分接触。萘钠溶液能够破坏聚四氟乙烯涂层表面的部分碳氟键，并向聚四氟乙烯涂层表面引入含氧官能团，使得聚四氟乙烯涂层的亲水性得到改善，为水性聚氨酯的粘附提供了条件。同时，本申请通过在空气氛围下进行的冷等离子体处理使得氟橡胶粉表面发生刻蚀和氧化，氟橡胶粉表面脱去氟原子并产生新的含氧基团，得到了具备了良好亲水性的改性氟橡胶粉。通过将改性氟橡胶粉加入水性聚氨酯胶粘剂中，并使用得到的混合液对萘钠溶液处理之后的聚四氟乙烯涂层进行刷涂，再进行烘干，得到了含有改性氟橡胶粉的水性聚氨酯涂层。改性氟橡胶粉的加入能够使得上述水性聚氨酯涂层在经过烘干固化后具备良好的力学性能，并且使得水性聚氨酯涂层表面也具有了一定的粗糙度。 [0008] 当表面带有聚四氟乙烯涂层的零件按照本申请的方法处理过后，聚四氟乙烯涂层不仅能够与水性聚氨酯涂层实现粘合，而且得到的水性聚氨酯涂层相对不容易发生破坏。由于按照上述方法得到的水性聚氨酯涂层具备一定的粗糙度，且聚氨酯材质本身就具备一定的可粘性，因此水性聚氨酯涂层能够在胶粘剂的辅助下与其他类型的材料产生良好的粘合效果，从而克服了相关技术中的缺陷，间接提高了零件与其他材料之间的可粘性。 [0009] 作为优选，所述混合液中的改性氟橡胶粉的质量分数为5‑10%。 [0010] 通过采用上述技术方案，本申请优选了改性氟橡胶粉在混合液中的质量分数，有助于克服水性聚氨酯力学性能差的缺陷，并增加零件表面的粗糙度，有助于改善零件与其他材料之间的可粘性。 [0011] 作为优选，所述喷砂处理的操作方法如下：在0.5‑1.08MPa的喷砂压力条件下，使用细度模数1.74‑3.62的砂粒对零件进行3‑10min的喷砂处理，然后对零件表面进行吹扫，即可完成喷砂处理。 [0012] 通过采用上述技术方案，本申请限定了喷砂处理的具体条件，按照上述方式进行喷砂处理能够实现对聚四氟乙烯涂层的喷砂处理，起到提高聚四氟乙烯涂层粗糙度的效果。 [0013] 作为优选，所述喷砂处理中的喷砂压力为0.82‑1.08MPa。 [0014] 通过采用上述技术方案，本申请优选了喷砂处理中的喷砂压力，使得喷砂处理能够更加充分地增加聚四氟乙烯涂层表面的粗糙度，增强了水性聚氨酯在聚四氟乙烯涂层表面的粘附效果，有助于提高零件与其他材料之间的可粘性。 [0015] 作为优选，所述喷砂处理中的喷砂时间为6‑10min。 [0016] 通过采用上述技术方案，本申请优选了喷砂处理中的喷砂时间，使得喷砂处理能够更加充分地增加聚四氟乙烯涂层表面的粗糙度，增强了水性聚氨酯在聚四氟乙烯涂层表面的粘附效果，有助于提高零件与其他材料之间的可粘性。 [0018] 通过采用上述技术方案，机制砂是经过机械破碎后得到的砂粒，相比于天然砂具有更明显的棱角性，选取机制砂代替天然砂进行喷砂能够充分地增加聚四氟乙烯涂层表面的粗糙度，增强了水性聚氨酯涂层在聚四氟乙烯涂层表面的粘附效果，有助于提高零件与其他材料之间的可粘性。 [0019] 作为优选，所述石灰岩机制砂的细度模数为1.74‑1.92。 [0020] 通过采用上述技术方案，本申请在机制砂为石灰岩机制砂的条件下对机制砂的细度模数进行了优选，有助于增加聚四氟乙烯涂层表面的粗糙度，增强了水性聚氨酯涂层在聚四氟乙烯涂层表面的粘附效果，从而提高了零件与其他材料之间的可粘性。 [0021] 作为优选，所述玄武岩机制砂的细度模数为3.34‑3.62。 [0022] 通过采用上述技术方案，本申请在机制砂为玄武岩机制砂的条件下对机制砂的细度模数进行了优选，有助于增加聚四氟乙烯涂层表面的粗糙度，增强了水性聚氨酯涂层在聚四氟乙烯涂层表面的粘附效果，从而提高了零件与其他材料之间的可粘性。 [0023] 作为优选，所述聚四氟乙烯的表面活化处理方法的步骤（2）中，冷等离子体的处理功率为80‑144W。 [0024] 通过采用上述技术方案，本申请优选了冷等离子体的处理功率，有助于充分增加改性氟橡胶粉表面的含氧极性基团的数量，改善了改性氟橡胶粉与水性聚氨酯之间的粘附效果，有助于克服水性聚氨酯力学性能差的缺陷，并增加零件表面的粗糙度，有助于改善零件与其他材料之间的可粘性。 [0025] 作为优选，所述聚四氟乙烯的表面活化处理方法的步骤（2）中，冷等离子体的处理时间为3‑5min。 [0026] 通过采用上述技术方案，本申请优选了冷等离子体的处理时间，有助于充分增加改性氟橡胶粉表面的含氧极性基团的数量，改善了改性氟橡胶粉与水性聚氨酯之间的粘附效果，有助于克服水性聚氨酯力学性能差的缺陷，并增加零件表面的粗糙度，有助于改善零件与其他材料之间的可粘性。 [0027] 综上所述，本申请具有以下有益效果：1、本申请的方法将水性聚氨酯胶粘剂负载到了经过处理的聚四氟乙烯涂层表面，并在水性聚氨酯胶粘剂中加入了改性氟橡胶粉，得到了水性聚氨酯涂层，这种水性聚氨酯涂层能够在胶粘剂、胶带的辅助下与其他类型的材料产生良好的粘合效果，克服了零件表面的聚四氟乙烯涂层与其他材料粘合性差的缺陷，间接提高了零件与其他材料之间的可粘性。 [0028] 2、本申请中优选了喷砂处理的工艺参数、砂粒的类型以及砂粒的细度模数范围，使得喷砂处理能够更加充分地增加聚四氟乙烯涂层表面的粗糙度，增强了水性聚氨酯在聚四氟乙烯涂层表面的粘附效果，有助于提高零件与其他材料之间的可粘性。 具体实施方式[0029] 以下结合实施例和对比例对本申请作进一步详细说明，本申请涉及的原料均可通过市售获得。 [0030] 实施例1‑5以下以实施例1为例进行说明。 [0031] 实施例1本实施例提供一种聚四氟乙烯的表面活化处理方法，包括以下步骤： （1）对表面包覆有聚四氟乙烯涂层的零件进行喷砂处理，然后使用丙酮对零件进行超声清洗，再对零件进行烘干，备用；以无水四氢呋喃为溶剂配制萘钠溶液，备用；萘钠溶液按照重量百分比计包括如下组分：无水四氢呋喃80%，萘15%，钠5%；本步骤中的喷砂处理的操作方法如下：在0.5MPa的喷砂压力条件下，使用细度模数2.73的砂粒对零件进行3min的喷砂处理，然后对零件表面进行吹扫，即可完成喷砂处理，砂粒为天然石英砂； （2）按照44W的处理功率，在空气氛围中对平均粒径0.12mm的氟橡胶粉进行1min 的冷等离子体处理，得到改性氟橡胶粉，备用；在氮气保护条件下将零件浸入萘钠溶液中 2s，然后使用丙酮对零件进行清洗，将零件干燥后备用；本步骤中，氟橡胶粉由F275氟橡胶粉碎后得到； （3）将改性氟橡胶粉加入水性聚氨酯胶粘剂中，得到混合液，混合液中，改性氟橡胶粉的质量分数为1%，将混合液刷涂在零件表面并进行烘干，即可完成对聚四氟乙烯的表面活化；本步骤中，刷涂方式参考《GB/T 1727‑2021漆膜一般制备法》的规定，刷涂量为 2 0.1kg/m；水性聚氨酯胶粘剂的固含量为30%，pH为7.2。 [0032] 本实施例中，PTFE涂层是由浸渍提拉镀膜工艺制备，具体步骤如下：用浸渍提拉镀膜机将零件浸入聚四氟乙烯乳液中，设置镀膜机下降速度为1500μm/s，浸渍时间为60s，提拉速度1000μm/s，镀膜次数为1次。晾干后，将零件放入氮气保护的马弗炉中，设置马弗炉温度为260℃，升温速度6℃/min，恒温时间2h，自然降温至20℃后取出样片，即可得到表面带有聚四氟乙烯涂层的零件；零件由304不锈钢制成，零件表面粗糙度Ra=0.2μm，聚四氟乙烯乳液选用杜邦特氟龙涂料（532G‑5010无色）。 [0033] 如表1,实施例1‑5的不同之处主要在于，萘钠溶液的原料配比和氟橡胶粉改性前的平均粒径不同。 [0034] 表1萘钠溶液的原料配比以及氟橡胶粉粒径 [0035] 实施例5‑9如表2，实施例5‑9的不同之处在于，混合液中的改性氟橡胶粉的质量分数不同。 [0036] 表2改性氟橡胶粉的质量分数不同 [0037] 实施例9‑13如表3，实施例9‑13的不同之处在于，在步骤（1）的喷砂处理过程中，选取的喷砂压力不同。 [0038] 表3喷砂压力 [0039] 实施例13‑17如表4，实施例13‑17的不同之处在于，在步骤（1）的喷砂处理过程中，选取的喷砂时间不同。 [0040] 表4喷砂时间 [0041] 实施例18本实施例与实施例17的不同之处在于，在步骤（1）的喷砂处理过程中，选取的砂粒为细度模数2.65的石灰岩机制砂。 [0042] 如表5，实施例18‑22的不同之处在于，石灰岩机制砂的细度模数不同。 [0043] 表5石灰岩机制砂的细度模数 [0044] 实施例23本实施例与实施例17 的不同之处在于，在步骤（1）的喷砂处理过程中，选取的砂粒为细度模数2.84的玄武岩机制砂。 [0045] 如表6，实施例23‑27的不同之处在于，玄武岩机制砂的细度模数不同。 [0046] 表6玄武岩机制砂的细度模数 [0047] 实施例27‑31如表7，实施例28‑31与实施例27的不同之处在于，聚四氟乙烯的表面活化处理方法的步骤（2）中，冷等离子体的处理功率不同。 [0048] 表7冷等离子体的处理功率 [0049] 实施例31‑35如表8，实施例32‑35与实施例31的不同之处在于，聚四氟乙烯的表面活化处理方法的步骤（2）中，等离子体的处理时间不同。 [0050] 表8等离子体的处理时间 [0051] 对比例1本对比例提供一种聚四氟乙烯的表面活化处理方法，包括以下步骤： （1）以无水四氢呋喃为溶剂配制萘钠溶液，备用；萘钠溶液按照重量百分比计包括如下组分：无水四氢呋喃80%，萘15%，钠5%； （2）在氮气保护条件下将零件浸入萘钠溶液中2s，然后使用丙酮对零件进行清洗，将零件干燥后即可完成对聚四氟乙烯的表面活化处理。 [0052] 本对比例中，零件的材质、粗糙度以及零件表面的聚四氟乙烯涂层制备方式均与实施例1相同。 [0053] 对比例2本对比例与实施例1的不同之处在于，不在零件表面进行水性聚氨酯的涂覆。 [0054] 对比例3本对比例与实施例1的不同之处在于，不对零件表面进行喷砂处理。 [0055] 对比例4本对比例与对比例3的不同之处在于，不向水性聚氨酯胶粘剂中加入改性氟橡胶粉。 [0056] 对比例5本对比例与对比例3的不同之处在于，将改性氟橡胶粉替换为未经冷等离子体改性处理的氟橡胶粉。 [0057] 对比例6本对比例与对比例3的不同之处在于，氟橡胶粉在进行冷等离子体改性前的平均粒径为0.05mm。 [0058] 性能检测试验方法试验操作：参照《GB/T 2790‑1995 胶粘剂180度剥离强度试验方法 挠性材料对刚性材料》的记载进行。 [0060] （2）挠性材料：选取1.5mm厚的氯化丁基橡胶片，作为挠性材料试样。 [0061] （3）胶粘剂：选用市售的胶粘剂产品，通过凃施该胶粘剂，测得1.5mm厚的304不锈钢片和上述的挠性材料试样的剥离强度为68.6N/cm，作为参考。 [0062] 测得上述的刚性材料试样和挠性材料试样在上述胶粘剂的粘合作用下的剥离强度后，以对比例1测得的剥离强度为基准，计算各实施例、对比例记载的剥离强度与对比例1的剥离强度之间的比值，将该比值记为相对剥离强度，结果见表9。 [0063] 表9相对剥离强度 [0064] 结合实施例1和对比例1‑6并结合表9可以看出，实施例1‑6测得的相对剥离强度高于对比例1‑6，说明按照本申请的方法对零件表面的聚四氟乙烯涂层进行活化处理能够改善零件与其他材料的可粘性。通过分析对比例1‑6的结果可以看出，当未对零件表面进行喷砂处理时，表面活化处理对零件的可粘性产生的提升较小。当未进行喷砂处理，也未在水性聚氨酯胶粘剂中添加改性氟橡胶粉时，测试结果与对比例1几乎一致，看不出明显的区别。而当添加的改性氟橡胶粉粒径相对较小时，由于改性氟橡胶粉增加涂层粗糙度的能力有限，因此表面活化处理对零件的可粘性产生的提升仍然相对较小。 [0065] 结合实施例5‑9并结合表9可以看出，当混合液中的改性氟橡胶粉的质量分数为5‑10%时，本申请的处理方法有助于更加充分地改善表面涂覆有聚四氟乙烯涂层的零件与其他材料之间的可粘性。 [0066] 结合实施例9‑13并结合表9可以看出，当喷砂处理中的喷砂压力为0.82‑1.08MPa时，本申请的处理方法有助于更加充分地改善表面涂覆有聚四氟乙烯涂层的零件与其他材料之间的可粘性。 [0067] 结合实施例13‑17并结合表9可以看出，当喷砂处理中的喷砂时间为6‑10min，本申请的处理方法有助于更加充分地改善表面涂覆有聚四氟乙烯涂层的零件与其他材料之间的可粘性。 [0068] 结合实施例17、18‑22、23‑27并结合表9可以看出,当喷砂时选用的砂粒为机制砂，且机制砂选用细度模数为1.74‑1.92的石灰岩机制砂或细度模数为3.34‑3.62的玄武岩机制砂时，本申请的处理方法有助于更加充分地改善表面涂覆有聚四氟乙烯涂层的零件与其他材料之间的可粘性。 [0069] 结合实施例27‑31并结合表9可以看出，在聚四氟乙烯的表面活化处理方法的步骤（1）中，当冷等离子体的处理功率为80‑144W时，本申请的处理方法有助于更加充分地改善表面涂覆有聚四氟乙烯涂层的零件与其他材料之间的可粘性。 [0070] 结合实施例31‑35并结合表9可以看出，在聚四氟乙烯的表面活化处理方法的步骤（1）中，当冷等离子体的处理时间为3‑5min时，本申请的处理方法有助于更加充分地改善表面涂覆有聚四氟乙烯涂层的零件与其他材料之间的可粘性。 |
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