聚四氟乙烯薄膜及其疏水性

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  湿润性是一种固体表面性质,与自然界和人类社会息息相关。我们随处可见与湿润有关的现象,如水在物体表面铺展、在车窗上滴落、在荷叶上滚动、雨水冲洗掉树叶上的尘埃。超疏水性是表面湿润的一种特殊现象,它是指液滴与固体表面的接触角大于150°、滞后角小于10°的表面现象。随着对超疏水现象的研究,发现超疏水表面具有优良的防雾、防腐蚀、减阻、抗粘附性,不仅影响自然界生物的日常生活,而且对工农业生产、生物医学领域也有着重要作用。

  目前,制备超疏水表面多采用湿法工艺,但由于聚四氟乙烯几乎不溶于市面的溶剂,并不适用于湿法工艺,采用低功率电子束蒸发法制备聚四氟乙烯薄膜,主要研究内容有:

  采用低功率电子束法在陶瓷片基底上沉积聚四氟乙烯(铁氟龙)薄膜,研究制备工艺、基底性质对聚四氟乙烯薄膜形貌、湿润性能的影响。结果表明,所制备的薄膜表面均呈疏水性,硫酸浓度、刻蚀时间、沉积时间对薄膜的表面形貌、粗糙度、疏水性均产生显著影响;在陶瓷片和载玻片上沉积聚四氟乙烯薄膜并计算基底表面能。发现基底表面粗糙度和表面能同时影响薄膜的表面湿润性,但表面能的作用比粗糙度更明显。

  通过改变制备条件,在经草酸刻蚀过的Cu片基底上成功制备出超疏水聚四氟乙烯薄膜,切薄膜表面最大接触角达到153.34°,滚动角几乎为0°,具有优异的超疏水效果。通过分析,进一步说明低表面能物质的装饰是基底表面呈现超疏水性的主要原因。

  以磁控溅射法制备的Cu膜为基底,分别退火或H2O2溶剂处理后制备Cu/聚四氟乙烯PTFE复合膜,研究工艺条件对复合膜表面形貌、粗糙度及疏水性的影响。结果发现,H2O2处理过的Cu膜表面形成纳米棒结构,且粗糙度较大;在该基底上沉积聚四氟乙烯PTFE薄膜,测得Cu/PTFE复合膜表面接触角最大达到155.17°,滚动角2°,显示出优良的超疏水性。

  采用电子束蒸发法在Cu片上沉积聚乙烯PT/PTFE复合膜,研究过渡层PE的厚度对复合膜表面粘附性及疏水性的影响。结果表明,经草酸刻蚀过的Cu片上复合膜的疏水性比为刻蚀的好;同时,粘附力与接触角呈负相关,粘附力越小,其接触角越大,表面疏水性越好。说明一定厚度的PE过渡层能明显降低薄膜表面粘附力,增强疏水性。

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