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聚四氟乙烯(PTFE)微粉的粒径一般为0.5-20 um左右,它保持了PTFE原有的优良性能,具有良好的自润滑性、低摩擦系数以及较大的结晶度和结晶焓,被广泛用作塑料、涂料、油墨、润滑油、润滑脂等的添加剂。但是,其优异的疏水疏油性限制了在复合材料方面的应用。本文采用预辐照接枝技术,在PTFE微粉表面成功接枝亲水性单体丙烯酸(AAc)和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)以及油性单体甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA),制备了高亲水性的PTFE-g-P(AAc-co-AMPS)微粉和亲油性的PTFE-g-PGMA微粉。观察了改性PTFE微粉的化学结构和表面性能变化,考察了改性微粉在水相和油相体系中的分散稳定性;分析了分散稳定性显著变化的原因,为接枝改性PTFE微粉在复合材料、水性或油性润滑液及涂料中的应用提供了理论依据。主要研究内容和结果如下:(1)PTFE粉末在室温下,空气和氮气气氛中经γ射线辐照后,采用电子自旋共振谱仪(ESR)研究了自由基种类、浓度以及常温下自由基的衰变行为。结果表明:PTFE微粉在空气条件下辐照主要产生链端过氧自由基,随吸收剂量增大自由基浓度增加;PTFE中的过氧自由基在室温下能够长期稳定存在。(2)考察了反应时间、温度、单体浓度、单体配比以及敏化剂(浓硫酸)等反应条件对接枝率的影响。结果表明:浓硫酸具有敏化剂作用,能够降低接枝反应势能,促进接枝反应进行;随单体浓度增加、反应时间延长和温度的升高接枝率增大;在PTFE微粉表面共聚接枝AAc和AMPS单体,能够有效改善PTFE在水溶液中的分散稳定性以及耐盐性,且AAc/AMPS为2时,效果最好;在单体浓度20%、AAc/AMPS为2:1、反应温度70°C、摩尔盐浓度0.1 g/L以及浓硫酸浓度1 m L/L时,接枝率达到26.6%。(3)利用FTIR、XPS和CA表征了改性PTFE微粉的化学结构和亲水性变化,采用SEM观察了改性PTFE微粉表面形貌;采用电泳法测试了改性PTFE微粉的Zeta电位;通过TGA测试了辐射接枝对PTFE微粉热稳定性的影响。结果表明:AAc和AMPS成功地接枝到PTFE微粉表面,在单体总接枝率为26.6%时,AAc的接枝率为12.1%,AMPS的接枝率为14.5%;改性PTFE微粉亲水性和分散稳定性随着接枝率的增加而增强,在最大接枝率为26.6%时改性样品PTFE-g-P(AAc-co-AMPS)在水溶液中的分散稳定性较好,并能长期稳定存在;其水接触角由改性前的148.8°下降到改性后的30.2°,对应的Zeta电位从-4.3 m V降为-83.4 m V;热重分析和氟离子选择电极定量测定的接枝率结果接近。(4)通过预辐射接枝改性方法在PTFE微粉表面成功接枝亲油单体GMA,引入环氧官能团,改善了PTFE微粉在油性溶剂中的分散稳定性,并且为PTFE微粉的进一步功能化修饰提供了活性位点。(5)PTFE微粉接枝GMA使用Augeo SL-191做溶剂,接枝率随单体浓度增加而增大,单体利用率随单体浓度增加而下降,在单体浓度为20%时接枝率为16.5%;PTFE-g-PGMA在油相(1,4-二氧六环)中的分散稳定性随接枝率的增加而提高,其正十二烷的接触角由原始的113.4°下降至43.6°;热失重时的残炭量随接枝率的增加而增加,在接枝率为16.5%时,其残炭量为5.03%;接枝GMA对PTFE的晶型以及实际结晶度无影响,但其表观结晶度降低、结晶温度提高。