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聚四氟乙烯(PTFE)超细粉接枝改性及聚合物中PTFE含量的测定

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第一章 绪 论

1.1 研究背景

1.2 PTFE的结构特点

1.3 PTFE的性能

1.4 PTFE的发展和应用

1.5 国内外研究进展

1.6 本课题的研究目的、内容及意义

第二章 PTFE超细粉体接枝改性制备PTFE亲水性材料

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

2.4 本章小结

第三章 电化学法测定聚合物制品中的PTFE含量

3.1 引 言

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 本章小结

第四章 结论与展望

4.1结 论

4.2 主要创新点

4.3 建议与展望

参考文献

致 谢

附 录: 攻读硕士期间发表的专利和论文

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摘要

聚四氟乙烯(PTFE)具有良好的介电性、耐高低温性、耐气候性、耐化学腐蚀和耐溶剂性，无毒且具有很好的生物相容性，是一种综合性能十分优异的材料，在众多领域中得到了广泛应用。然而，PTFE的耐蠕变性、耐磨性、耐辐照性以及传热性能较差，使它在一些领域的应用受到了限制，PTFE的低表面能则一方面使其在防粘材料领域发挥了重要作用，另一方面却使PTFE与其他材料的粘接、混合受到了严重限制，尤其是PTFE超强的疏水性，使它在水性材料领域的应用非常困难。为改善PTFE的亲水性，在本论文中，利用电子加速器在室温、空气条件下辐照PTFE粉体，并在辐照后的PTFE粉体上接枝亲水性单体丙烯酸，研究丙烯酸在PTFE表面的接枝规律以及接枝前后PTFE形貌的变化情况，探讨接枝后PTFE微粉亲水性的改善和在水中的分散稳定性。此外，结合对含氟化合物的分析，建立了一种测定固体聚合物中PTFE含量的方法。得到的实验结果如下：
　　接枝前，PTFE超细粉体在水的表面形成一层很强的疏水层粉体；接枝后，PTFE样品可以在水中均匀分散，但分散稳定性不高，长时间放置或在5000r/min以上的条件下离心都可以使其全部沉淀；接枝样品再经过 NaOH中和后稳定性得到极大提高，在10000r/min的条件下离心10min也没有任何沉淀生成。同时研究发现，市场上销售的PTFE乳液在5000/min的条件下离心，5min就出现了大量沉淀。
　　SEM分析发现，接枝后的PTFE颗粒之间在酒精水溶液中均匀分散，而未接枝的PTFE经酒精分散后颗粒间仍然团聚在一起。TEM进一步分析发现，未接枝PTFE的表面纯净没有其他物质，而接枝后PTFE的表面比较毛糙，含有其他物质，揭示了它们表面性状的不同。
　　亲水性测定不同PTFE样品发现，接枝前PTFE粉体的水接触角非常高，为145.69?，接枝后的PTFE亲水性有了很大的改善，接触角降低为103.62?，而接枝样品经NaOH中和后表现出极好的亲水性，其水接触角为63.38?。
　　PTFE的接枝率随着丙烯酸单体浓度的增加而升高，在单体浓度为0～10％的阶段接枝率升高较快，而在单体浓度为10%～30%的阶段接枝率的增加则相对减慢，呈现出两个不同的线性增长过程。接枝率随反应时间的变化关系则是在反应刚开始的阶段接枝率增加较快，随着反应时间的延长而逐渐趋于稳定。本论文制备的接枝样品其性能没有明确的界限差别，接枝率在20%以上的样品均表现出很好的亲水性以及在水中的分散稳定性。
　　对PTFE样品的TGA热分析表明，辐照后PTFE的热稳定性比未辐照PTFE略有降低，但总体保持不变，说明一定的辐照剂量对PTFE的性能没有较大影响，接枝后的PTFE样品在低温下分解的部分是聚丙烯酸的分解。
　　电化学法测定聚合物制品的PTFE含量，通过对PTFE/PE混合蜡、PTFE改性工程塑料、PTFE改性塑料轴承等一系列样品的测试发现，此方法不仅精确度高，而且可操作性强，在PTFE含量大于10%时，测量误差小于2%。此法很适用于含PTFE制品的质量控制和未知样品的测试分析，在工业生产和科研中发挥重要作用。

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