材料的界面特性是影响材料使用性能非常关键的因素之一。
对于很多产品,并不需要制品的全部基体都由那些高成本的材料构成,而可以采取适当的表面改性方法,就能让普通材料能得到特殊的功能特性。面对市场上多样化的需求,工程师们往往要结合不同的材料,并使用多种加工工艺,如喷涂、粘接等方式,才能获得满意的设计,而材料间的界面相容性往往会成为产品成败的关键因素。
表面氟化处理技术作为一项新型的聚合物材料表面改性技术,使产品的开发更加灵活。
氟气F2是一种化学活性非常高的特种气体,广泛用于半导体、电力、制药、核工业等行业,将氟气应用于聚合物材料的表面处理,开创了一个新的应用领域。
当氟气与聚合物制品接触时,氟原子F取代聚合物表面材料上的氢原子H,形成类似于聚四氟乙烯Teflon的C-F等结构。材料表面化学结构的改变,使制品具有了持久的阻隔性、化学钝性以及表面活性。通过这种处理方式,制品的最终表面性能具有其它传统方式所不具有的特点:
- 氟化处理过程中的取代反应深度大约为0.1~10um,表面处理不改变材料原有的物理性能和外观;
- 氟化处理过程中形成的化学结构非常稳定,不会发生脱落和改变,可永久维持表面改性效果;
- 氟化处理过程是一种气相与固相的反应,制品所有表面均可以覆盖,处理效果非常均匀。
根据制品希望获得的表面特性,可灵活调整处理工艺进行不同方式的处理:
- 阻隔处理,主要应用于HDPE材料的包装容器、塑料油箱,可大幅提高容器对有机化学物质的阻隔性能;
- 钝化处理, 可提高材料的化学稳定性,保持制品的外观、颜色和尺寸稳定;
- 活化处理,可适用于几乎全部聚合物材料,能大幅提高制品的表面活化能。
目前利用氟化处理技术进行表面改性的制品已应用于非常广泛的行业,仍有许多领域在进行探索。