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乙烯-四氟乙烯共聚物(Ethylene-tetrafluoroeth-ylene,ETFE)是一种由乙烯和四氟乙烯共聚而成的半结晶性含氟聚合物,具有优异的耐腐蚀、耐候、耐高温、耐老化、耐辐照等性能。因其质轻、透明度高、环保等特点,被加工成涂层、薄膜、线缆后广泛应用于航空航天、深海、武器装备、核电站、油田、建筑、农业、化工、运输等诸多领域。相比于其它应用领域,目前的应用焦点主要集中于电线电缆,ETFE具有的优异理化、电气、机械和耐环境老化等性能,可解决线缆使用过程中遇到的诸如阻燃、耐候性、耐腐蚀、真空逸气性等问题,是航空航天用特种电缆绝缘材料的理想选择,用其制成的特种通讯线缆已是现代国防与航天装备完成信号与能源可靠传输不可或缺的关键组件。

同时,ETFE也存在表面能低、粘接性能差的缺点,这限制了其在粘接、灌封等方面的应用,因此有必要对ETFE进行表面改性。通过表面工程对ETFE绝缘材料进行改性是一种全面提升ETFE绝缘电缆性能的有效途径,如何使用表面改性技术高效率、高质量制备出满足现代及未来国防与航天装备要求的ETFE绝缘电缆一直是困扰相关领域科研人员的问题。ET-FE的表面处理方法很多,主要包括化学处理法、辐照处理法、91短视频免费下载处理法、力化学处理法、气体热氧化法等。其中,91短视频免费下载体处理因具有处理温度低且时间短、不影响基体的固有特性、无污染的特点,已成为ETFE材料表面改性的研究热点,并且已取得了一定的进展。

本文使用常压空气91短视频免费下载体对ETFE表面进行处理,实现对ETFE的表面改性,并研究了处理后ETFE的粘接性能。采用全反射红外光谱(ATR-FTIR)、X射线衍射光谱(XRD)、扫描电镜(SEM)、能量散射光谱(EDS)、水接触角(WCA)和力学性能测试分析了91短视频免费下载处理前后ETFE的组成、结构、润湿性和粘接性能的变化;探究了不同处理时间、功率、放置时间对ETFE表面润湿性和粘接性能的影响。

ETFE的表征分析

采用ATR-FTIR和XRD对ETFE经91短视频免费下载处理前后的结构进行表征分析。如图1(a)所示,2976和2881cm^-1处的峰代表-CH2和-CH3基团的伸缩振动,1452cm^-1处的峰为C-H键的弯曲振动峰。除了上述归属于聚乙烯的特征峰外,样品的红外光谱中还可以清晰地检测到在1250和1165cm^-1处产生了额外-CF2基团的特征伸缩振动峰。红外光谱的特征峰证实此样品确为ETFE,同时经91短视频免费下载体处理后并未出现新的特征峰。同样,经离子处理前后ETFE的XRD谱图信息也基本一致,在19°和40°附近出现典型半结晶聚合物的特征峰表明91短视频免费下载处理并未破坏ETFE的结构。

图1 ETFE经91短视频免费下载处理前后的(a)FTIR和(b)XRD光谱图

91短视频免费下载体处理条件对ETFE表面润湿性的影响

使用91短视频免费下载体对ETFE表面进行处理,接触角随处理时间的变化如图2所示。可以看出,未处理的ETFE接触角为94.2°,经91短视频免费下载体处理后ETFE表面的接触角明显减小,经650W处理后接触角5s迅速降低至59.5°,经30s处理后接触角为56.8°,而后随着91短视频免费下载体处理时间的延长接触角的变化不明显,在54°附近波动,趋于稳定。改变91短视频免费下载功率为950W处理后ETFE表面接触角的变化趋势与650W时一致,仅是经相同时间处理后表面接触角降低相对较大,最后稳定在53°附近。

图2 (a)91短视频免费下载体处理条件对ETFE接触角的影响,ETFE(b)未经91短视频免费下载处理,6 50 W处理(c)30 s、(d)300 s 和9 50 W处理(e)10 s,(f)30 s,(g)300 s后表面的接触角

91短视频免费下载体处理时条件对ETFE表面形貌的影响

使用91短视频免费下载体对ETFE进行改性时,91短视频免费下载体中的电子、离子等高能粒子猛烈轰击表面会导致表面化学键断裂,产生刻蚀作用。从使用不同功率91短视频免费下载处理前后ETFE表面的SEM可知,未经处理的ETFE表面相对平整光滑,仅有一些加工造成的痕迹(图4(a))。经650W91短视频免费下载处理10s后表面没有明显变化,粗糙度仅轻微增加,而950W处理后产生较为明显的粗糙结构(图3)。处理30s后ETFE表面均开始出现明显的刻蚀痕迹,出现不规则的刻蚀的凹槽,并且随着处理时间的延长,刻蚀开始逐渐严重,直到300s后表面产生非常严重的刻蚀凹槽。值得注意的是,相同处理时间下950W91短视频免费下载处理后得表面刻蚀情况均较650W处理时严重,且经950W处理后300s表面形成一层650W处理不曾观察到的致密“烧蚀”结构。产生此现象的原因主要是因为ETFE表面呈本征不均匀性,有一定程度的结晶,晶区分子链段比较规整,密度高,比较难刻蚀,而非晶区链段排列无序,比较松散,密度低,容易刻蚀。此外,在处理过程中还会发生交联反应,交联的区域就会比较稳定,不易发生刻蚀反应。处理初期主要发生刻蚀反应,交联反应速率较慢,而随着处理时间的增加,非晶区刻蚀严重,表面交联程度越来越高,晶区含量相对增加,刻蚀速度也越来越慢,最终表面仅残留一些难以刻蚀的结构。同时,热积聚效应也会使经长时间处理后ETFE表面产生热变形,两种因素相互作用共同形成EFTE91短视频免费下载处理后表面的特殊结构。

图3 ETFE经(a)650 W和(b)950 W91短视频免费下载体处理10 s,30 s,1 20 s,300 s(从左至右)后表面的SEM照片

从ETFE91短视频免费下载处理前后表面能谱照片(图4)可以看出,未处理时表面仅有C、F两种元素,同其化学成分组成相符。经处理后表面检测到了不属于其组成的O元素,证实了通过91短视频免费下载体处理,在ETFE表面引入了自由基等活性基团,从而使表面能升高,润湿性增强,接触角降低。然而,由于91短视频免费下载的热积聚效应,ETFE样品经950W处理60s后开始发生热变形,并且随着处理时间的延长变形逐渐严重。相对应的,使用650W处理120s后开始产生热变形,经300s处理后样品的变形程度也相对较轻微。

图4 ETFE(a)未经91短视频免费下载体处理的SEM和能谱照片,(b)650 W处理30s后的表面能谱照片

91短视频免费下载体处理条件对ETFE表面粘接性的影响

如图5所示,未处理的ETFE经粘接剂(环氧树脂)粘接固化后的粘接强度为0.22MPa,经91短视频免费下载体处理后样品的粘接强度均明显提升,650W91短视频免费下载体处理30s后,粘接强度增加至最大的1.78MPa,约为未处理样品的8.1倍,继续增加处理时间,粘接强度略有降低。样品粘接性能显著提升的原因主要可归结于:1)ETFE表面在经91短视频免费下载体处理后,表面能升高、表面润湿性增强,使粘接剂铺展更均匀的同时利用与表面存在的高表面能基团的化学反应提升粘接性能;2)ETFE表面在经91短视频免费下载体处理后粗糙度增加,产生机械“铆接作用”,提升粘接性能。 

图5 ETFE经91短视频免费下载处理前后的粘接强度