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现有聚四氟乙烯膜(PTFE膜)都采用热挤压成膜工艺,是一种低密度乳白色膜;本课题研究的PTFE膜是一种高密度半透明膜,其性能与低密度PTFE膜存在明显差异。为了解高密度PTFE膜的结构和性能以及潜在用途,本课题围绕三方面展开研究:(1)PTFE膜的结构和性能。采用红外光谱(ATR-FTIR)、表面元素分析(EDS和XPS)、表面形貌(SEM和AFM)、热分析(TG/DTA和DSC)、结晶度(XRD)等测试方法,研究低密度PTFE膜和高密度PTFE膜的结构和性能差异。(2)高密度PTFE膜的等离子体改性。采用剥离强度、润湿性、光电子能谱(XPS)和表面形貌(SEM和AFM)等测试方法,研究了低温射频等离子体的气体种类、放电功率、放电时间、气体流量对高密度PTFE膜的粘接性和润湿性的影响。(3)高密度PTFE膜的多巴胺改性。研究了基于氮气等离子体处理、水性PU涂层的多巴胺改性,考察了多巴胺改性PTFE膜的表面性能和表面形貌以及润湿性等的变化。研究结果表明:(1)高密度PTFE膜具有更高的结晶度(89%),比低密度PTFE膜的结晶度提高了 10%;高密度PTFE膜的晶体融熔和重结晶过程很接近,但高密度PTFE膜在2%失重率时的失重温度达500.9℃,远高于低密度PTFE膜(失重温度为406.2℃)。(2)高密度PTFE膜的表面粗糙度要低于低密度PTFE膜,具有更低的表面能,表面能从22.7mN/m下降至19.8 mN/m。高密度PTFE膜具有更好的力学性能,断裂强度和断裂伸长率分别比低密度PTFE膜提升了 14.3%和161.4%。(3)优化的氧气等离子体处理高密度PTFE膜的工艺为功率300 w,流量5 cm3/min和时间2 min;此时,能获得最高的剥离强度。氮气等离子处理PTFE膜的剥离强度和水接触角最高,剥离强度提高了 539.8%,接触角提高了 11.4°;等离子体处理PTFE膜的粘接强度和疏水性增加主要是呈凹凸沟槽的荷叶形貌的贡献,而高密度PTFE膜原有的平行裂纹则加速了荷叶形貌的形成。经氧气等离子体处理的PTFE膜,当放电量低于36 kJ时,剥离强度与放电量呈近似线性关系,这是膜表面产生新官能团和刻蚀的共同作用,继续增大放电量,剥离强度与放电量呈逻辑斯蒂数学关系式,这主要是膜表面凹凸沟槽的荷叶形貌趋向稳定的结果。(4)氮气等离子体处理高密度PTFE膜能增强膜表面活性和粗糙度,增加了 PTFE膜与水性PU的粘附和结合,这是因为等离子体预处理PTFE膜表面引入了含氮活性基团和增加了 C/F 比值,增强了与水性PU的化学交联。聚多巴胺在PU-PTFE膜表面能够沉积的主要原因是PU中含有大量的带正电荷的N-H基,能与PDA中的芳香结构产生阳离子-π作用。多巴胺改性的PDA-PTFE膜具有良好的亲水性、抗静电性、遮光性和抗紫外性,其水接触角为65.5°,静电半衰期3.4 s,透光率2.99%,UVA和UVB透射率都为0.14%。