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陈名华,等:聚四氟乙烯为核的核壳聚合物研究进展 75
聚四氟乙烯为核的核壳聚合物研究进展
陈名华寇开昌王志超张冬娜
(西北工业大学应用化学系, 西安 710072)
摘要通过种子乳液聚合制备以聚四氟乙烯( PTFE)为核的核壳聚合物来改善其表面性能。综述了该方法的基
本原理、反应影响因素和核壳聚合物的性质,并提出了发展方向。
关键词聚四氟乙烯核壳种子乳液聚合表面改性
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聚四氟乙烯( PTFE)存在大量低极化率和高结合强度的 1. 2 聚合机理 2 2
碳氟键,具有极好的耐温性能、优异的耐化学腐蚀性、低摩擦制备 PTFE为核的核壳乳胶粒时,由于 PTFE一般不溶
系数、良好的阻燃性和低吸水性等,可广泛应用于电子、机于壳层单体,容易形成核壳界限明显的乳胶粒[13 ] 。为防止
械、航空航天、生物医学等领域,享有“塑料王”的美称。同壳单体单独形成增容胶束,通常采用无皂乳液聚合。聚合机
时 PTFE又是一种结晶度高的非极性聚合物,具有表面能理是,水中单体在引发剂作用下产生自由基,并逐渐形成小
低、润湿能力差和化学惰性强的特点,难以与其它材料粘接增长链,然后沉淀在种子乳胶粒表面;单体不断向乳胶粒表
或均匀混合,严重限制了其发展。为改善这一缺点,一般可面扩散,继续进行链增长反应形成壳层;同时,随着单体转化
以通过对 PTFE进行表面接枝改性的方法来实现。如:化学率增加,核壳乳胶粒粒径增大,当第二个自由基进入乳胶粒
处理后接枝或物理法处理后接枝。其中,前者工艺简单,成表面时,聚合反应终止[ 14 - 16 ] 。 I. S. Kattimuttathu等[17 ]认为
本低廉,但反应程度难以控制,对 PTFE自身性能容易产生聚合反应开始时,壳单体开始聚合并成核,导致溶液中颗粒
很大的影响,且带来环境污染问题[ 1 - 2 ] ;后者需要高能设备, 数目增加,这些核会被 PTFE种子吸收后颗粒数目减小,然
且操作复杂,成本高,难以实现工业化[ 3 - 7 ] 。后进一步聚合,形成核壳结构乳胶粒,且在壳形成前后,种子
近年来,科研人员发现一种新型的 PTFE表面改性方颗粒会发生聚集,使得最终形成的乳胶粒数目小于种子数。
法,即通过种子乳液聚合,制备以 PTFE为核、常规聚合物为 2 种子乳液聚合反应的影响因素
壳的核壳结构乳胶粒,使 PTFE具备了常规聚合物具有的表 2. 1 反应温度和时间
面极性、亲水性和粘结性等特点。该方法不需要高能设备, 引发剂分解速率取决于反应温度。反应温度低,引发剂
乳胶粒的形态和结构容易控制,且操作简单,成本低,无环境分解慢,单体难以聚合;温度过高,引发剂分解快,聚合反应
污染问题,是一种前景广阔的 PTFE表面改性方法,引起了快,反应热难以快速散发,出现凝胶现象。Cui Xuejun等[18 ]
人们的广泛关注[8 - 9 ] 。通过种子乳液聚合制备 PTFE为核制备[ PTFE - 聚丙烯酸酯( PEA ) ]核壳乳胶粒时,发现 65℃
的核壳结构聚合物,把 PTFE与壳聚合物两个不相容的体系时,单体反应速度慢,且最终转化率低于 70% ,反应温度在
在微小尺寸上进行均匀混合,是一种新型简单有效的 PTFE 85℃时,出现凝胶,并确定最佳反应温度为 7