耐久的超亲水性聚四氟乙烯(PTFE)中空纤维膜

为提高聚四氟乙烯(PTFE)中空纤维膜的亲水耐久性并赋予其一定的抗污染和抗菌的功能性,提出了一种低成本、简单的表面改性方法。亲水性的增强是表面化学成分和微纳粗糙度结构协同作用的结果。使用聚乙烯醇(PVA)和聚乙烯亚胺(PEI)作为亲水改性剂,戊二醛(GA)作为交联剂,在PTFE中空纤维表面构建了一层抗菌亲水层。在γ-缩水氧基丙基三甲氧基硅烷(KH560)的作用下,膜纤维表面成功形成了微纳米结构,进一步增强了膜纤维的亲水性和耐久性。值得注意的是,改性后的中空纤维膜具有超亲水性(WAC=0°)和出色的水通量(8185.38±178.27 L·m^(-2)·h^(-1))。经过14 d的酸(pH=1)、碱(pH=14)以及强氧化剂(3000 ppm Na⁃ClO)溶液人工加速清洗后,改性膜仍保持其超亲水性,且不损失水通量。研究表明,这种简便的亲水改性策略使得PTFE中空纤维膜在污水处理领域具有实际应用价值。

聚四氟乙烯材料切削工艺和应用研究进展

聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene,PTFE)因其优异的物理化学性能而成为生产制造电子通信、航空航天等领域关键零部件的重要材料。相比模压烧结工艺,切削工艺能够更高效地加工结构较为复杂的PTFE零部件。然而,PTFE材料具有韧性强、回弹性高、导热性差和线膨胀系数大等特点,使得其切削加工质量难以保证,在一些特殊领域,对PTFE零部件的表面洁净度更是有极高的要求,这些都对PTFE材料的切削工艺提出了新的挑战。从PTFE材料的基础力学和物理化学等特性出发,总结了PTFE材料的切削加工性;结合聚合物切削理论及其研究方法分析了PTFE材料的切削去除机理;阐述了PTFE及其复合材料的车、铣、钻等切削加工工艺;最后概述了PTFE材料切削工艺在相关重要领域的应用现状,并从材料性能研究、基础切削理论研究、切削工艺探索等方面总结了现有研究和应用中存在的问题,对未来研究的发展趋势和研究重点进行了展望。

铝/聚四氟乙烯复合材料的研究进展

系统综述了铝/聚四氟乙烯(Al/PTFE)复合材料的研究进展。就复合材料的动态力学性能而言,应变率越大,强度越高;复合材料中Al含量增加,弹性模量和屈服强度随之增加;温度升高,复合材料韧性增加,但动态压缩强度降低;铁粉、镍粉、钨粉、氧化铜、氢化钛、氢化锆等可以提高Al/PTFE复合材料的抗压强度。就复合材料的热性能而言,Al/n-PTFE的放热量远高于其他铝热剂,且纳米级铝粉与PTFE的反应性优于微米级铝粉。就复合材料的点火和燃烧性能而言,复合材料中PTFE的质量含量约35%时,燃烧压力最高,燃烧时间最短,中心火焰温度也最高;限域空心结构的复合材料样品燃烧优于实心、空心、核壳结构的样品;氢化钛、高氯酸铵、碳纳米管具有一定的助燃作用。就复合材料的冲击反应性能而言,加载应变率越高,材料反应延迟时间越小,反应越剧烈,且纳米级铝粉反应性和反应程度优于微米级铝粉;添加氧化物(三氧化铋、氧化铜、三氧化钼和三氧化铁)可以调节材料的能量释放特性。就复合材料的反应完全性而言,其作为弹丸发射速率越高,反应越完全;铝粉含量对反应完全性有非常显著的影响;氧化铜可以提高反应的完全性。就复合材料的应用场景而言,其对靶板的毁伤效果、纵火能力、提高推进剂力学性能和燃烧效率、作为防护材料的防护效果,比传统材料都有显著提高。此研究结果预计会对火炸药行业和战斗部行业从业者有重要的参考价值。

聚四氟乙烯膜的超疏水改性及应用研究进展

超疏水聚四氟乙烯膜材料具有突出的化学稳定性、高耐热性、强疏水性和高断裂韧性等优点,在膜分离技术领域中广泛应用。为开发高效、低成本、耐久稳定、绿色环保的超疏水改性技术,根据聚四氟乙烯膜的超疏水改性原理,从聚四氟乙烯分子化学结构出发,分析了2种改性机制“不改变聚四氟乙烯的化学结构”和“改变聚四氟乙烯的化学结构”,介绍了超疏水聚四氟乙烯膜材料制备和改性中的优缺点,阐述了超疏水聚四氟乙烯膜材料的功能性应用形式和领域,最后探讨了超疏水聚四氟乙烯膜材料目前存在的问题及未来发展的方向,以期为高性能超疏水聚四氟乙烯膜材料的进一步研究提供参考。

微晶石墨在聚四氟乙烯中的高分散性实验研究

为解决聚四氟乙烯导热系数低、力学性能不佳等性能缺陷,研究共凝聚工艺,开发微晶石墨填充改性聚四氟乙烯新技术。考察聚四氟乙烯原料性质、微晶石墨的表面改性方法、分散剂、共凝聚温度、搅拌速率等因素对微晶石墨分散性的影响。结果发现,聚四氟乙烯分散液、共凝聚温度是影响复合材料的关键因素,选择聚四氟乙烯分散母液替代分散乳液为原料,采用硅烷偶联剂对微晶石墨进行表面改性处理后,以N,N-二甲基甲酰胺为分散溶剂,控制共凝聚温度为(19±3)℃,搅拌转速控制在300~400 r/min范围时,可以实现微晶石墨在聚四氟乙烯基体中的均匀分散。

氧化铝/聚四氟乙烯热化学反应特性及影响因素

为深入了解铝/聚四氟乙烯(Al/PTFE)材料的预点火反应,采用超声混合法制备了Al_(2)O_(3)/PTFE复合材料,对其微观形貌、晶相和特征官能团等进行了表征,分析了材料的热化学反应性能及影响因素。结果表明,Al_(2)O_(3)能延迟PTFE熔化的起始温度;Al_(2)O_(3)和PTFE的粒径越小,Al_(2)O_(3)/PTFE材料越容易发生反应,放热量越大;小粒径的Al_(2)O_(3)能延迟AlF_(3)生成反应的起始温度,提前AlF_(3)晶型转变的起始温度,从而提高反应的集中放热量,Al_(2)O_(3)(50nm)与PTFE(1μm)反应程度最高;α-Al_(2)O_(3)/PTFE的热化学反应性能优于γ-Al_(2)O_(3)/PTFE和无定形Al_(2)O_(3)/PTFE;Al_(2)O_(3)/PTFE的热化学反应具有典型动力学特征,反应主放热峰的峰值温度随升温速率增大而升高;计算得到Al_(2)O_(3)/PTFE主反应的表观活化能为45.0kJ/mol。

聚四氟乙烯/氯氧化铁复合材料在石蜡油润滑状态下的摩擦学性能研究

采用冷压热烧的方法制备了氯氧化铁(FeOCl)填充改性聚四氟乙烯(PTFE)复合材料.利用MM-2HL环-块摩擦磨损试验机,研究了在液体石蜡润滑状态下FeOCl含量对PTFE复合材料的影响以及在不同载荷下PTFE-FeOCl复合材料的摩擦学性能.结果表明:填充FeOCl颗粒后,PTFE复合材料在石蜡油润滑状态下的摩擦学性能均有所提升.FeOCl质量分数为5%的复合材料表现出低摩擦系数和高耐磨性,且在不同载荷下均表现出优异的摩擦学性能,加入FeOCl后,在不同载荷下摩擦系数均有所降低.FeOCl的加入促进了转移膜的形成,有效地提高了PTFE材料的耐磨性.

硅酸盐/聚四氟乙烯/芳纶针刺毡复合滤袋的制备与性能

为了研发适用严苛高温工业条件下使用的袋式除尘器用针刺毡滤袋,利用乳液浸渍后处理工艺制备了具有热电/压电特性的硅酸盐(Polar Silicate,PS)粉体/聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene,PTFE)涂层复合芳纶针刺毡滤袋,探究了PS粉体粒径及附着浓度对复合滤袋捕集效率及阻力特性的影响规律,研究了复合滤袋机械性能,并通过扫描电镜(Scanning Electron Microscope,SEM)对复合滤袋进行了微观形貌分析。结果显示:PS粉体粒径对滤袋的阻力影响不大;PS粉体粒径在>21~32μm时,滤袋的过滤效率最大;最优附着浓度为6 mg/cm^(2)时,滤袋对0.3~1μm粒子的过滤效率提升幅度≥12.58百分点,滤袋的品质因数最高;PS粉体/PTFE/芳纶复合滤袋的耐磨性比芳纶针刺毡滤袋提升了19.86%,挺度提升了22.22%,纵向拉伸强度提升了14.07%。研究所制备的复合滤袋能够适应严苛的高温工业环境,可更好地控制工业排放的微细颗粒物。

镁/聚四氟乙烯点火药研究进展

镁/聚四氟乙烯(Mg/PTFE)是一种高能点火药,因其能量密度大、燃烧温度高、点火能力强,在含能材料领域具有广阔的应用前景。综述了Mg/PTFE的研究进展,基于Mg/PTFE在点火、燃烧及红外辐射领域的应用,介绍了原料配比、粒径、装药密度、制备工艺、气氛环境等因素对药剂性能的影响,并讨论了药剂的燃烧机理。以药剂的性能提升为导向,详述了在基础配方Mg/PTFE中使用铝镁合金、添加无机非金属等材料对其性能的影响,并指出Mg/PTFE后续研究应该以新型配方探索、制备工艺优化以及燃烧机理的深入研究为主,以期为该药剂进一步发展提供参考。

聚四氟乙烯非晶相结构及热变性中红外光谱研究

中红外(MIR)光谱(包括一维MIR光谱、二阶导数MIR光谱、四阶导数MIR光谱及去卷积MIR光谱)开展了聚四氟乙烯非晶相结构研究。一维MIR光谱乘谱及去卷积MIR光谱乘谱开展了聚四氟乙烯非晶相结构半定量研究。变温去卷积MIR光谱进一步开展了聚四氟乙烯非晶相结构热变性研究。实验发现,聚四氟乙烯非晶相结构的红外吸收模式主要包括:ν_(-1-去卷积-聚四氟乙烯非晶相)、ν_(-2-去卷积-聚四氟乙烯非晶相)、ν_(-3-去卷积-聚四氟乙烯非晶相)、ν_(-4-去卷积-聚四氟乙烯非晶相)、ν_(-5-去卷积-聚四氟乙烯非晶相)、ν_(-6-去卷积-聚四氟乙烯非晶相)和ν_(-7-去卷积-聚四氟乙烯非晶相)。聚四氟乙烯非晶相结构大约为5%~10%。随着测定温度的升高,聚四氟乙烯非晶相结构主要官能团对应的吸收频率及强度都有一定的改变。为研究重要的纺织材料聚四氟乙烯非晶相结构及热变性建立一个方法学,具有重要的应用研究价值。

聚四氟乙烯掺杂对弹性基摩擦纳米发电机输出性能的影响

弹性摩擦纳米发电机可以将弹性形变的机械能转换为电能,但是弹性材料在发生弹性变形时由于其接触面积减小等原因,导致电输出性能降低,而弹性摩擦纳米发电机被认为是弹性能量收集与输出装置的理想模式。文中采用常规自然发泡的方法制备出弹性多孔聚氨酯摩擦电材料,并通过均匀和梯度掺杂的方式掺入介电材料聚四氟乙烯来提升电输出性能。聚醚多元醇和异氰酸酯比例为2:1且聚四氟乙烯掺杂含量为3%时,均匀掺杂弹性多孔摩擦纳米发电机的转移电荷量、开路电压和短路电流达到最大值52 nC,133.6 V和1.3μA;梯度比例为3:1时,在相同条件下,梯度掺杂弹性多孔摩擦纳米发电机的转移电荷量,开路电压和短路电流较均匀掺杂弹性多孔摩擦纳米发电机分别提升了32.65%,33.33%和9%。通过有限元电势分布模拟和相互作用电动力学理论推导,验证了梯度掺杂较均匀掺杂的摩擦纳米发电机电输出性能有较强的提升作用。为弹性多孔聚氨酯摩擦电材料的设计与制备提供了新思路。

含聚四氟乙烯铝热剂销毁薄壁弹药的试验研究

为了满足在特殊环境和特殊要求下对废弃弹药的销毁工作。根据理论计算和大量相关试验研究合理设计了一种烟火药的配方,最终得到了一种含化学腐蚀性的铝热剂配方。该配方以Al+Fe_(2)O_(3)为主反应体系,CuO为产气剂,并添加少量聚四氟乙烯为粘结剂组成一种新型铝热剂。为了便于使用和操作,将铝热剂装入一种耐高温耐腐蚀的燃烧炬中,组成一种高效的切割装置。该切割装置不仅轻型便携、易于操作,而且无需外界提供能源,通过试验证明用设计的切割装置在装药量200 g时能熔穿10 mm的模拟弹。因此该装置可以广泛地用于特殊环境和特殊要求下对废弃弹药的销毁,极大地提升了废弃弹药销毁的效率和安全性。

SF_(6)气氛下聚四氟乙烯的热解研究

SF_(6)设备内局部过热故障会产生全氟碳烃类特征分解产物。为了探明氟碳烃分解产物与PTFE热分解劣化过程的内在联系,本研究采用同步差示扫描量热/热重/色谱联用技术,构建可追踪到氟碳烃分解产物的六氟化硫热分解反应模型。系统地将热解升温速率/分解温度/分解产物体积分数条件与实验确定的特征分解产物/绝缘材料侵蚀联系起来,阐明了500~600℃温度区间SF_(6)-PTFE热分解形成六氟乙烷、八氟丙烷的化学反应历程。该结果可直接应用于局部过热故障造成的断路器喷口侵蚀进行定性定量检测,相关氟化分解反应为喷口故障精准分析提供实验和理论依据。

乳液成型制备二氧化硅/聚四氟乙烯复合薄膜及其性能优化

聚四氟乙烯(PTFE)由于优异的介电性能已成为高频通讯的重要载体,通常将其与无机填料复配以提高其力学性能。但是,受限于PTFE极低的表面能,无机填料与其界面作用极差,难以在传统车削或压延成膜的强应力作用下实现高填充复合薄膜材料的成型。因此文中尝试以尺寸更小,界面可灵活构筑的PTFE乳液为基体、二氧化硅(SiO_(2))为无机填料,通过SiO_(2)表面改性对SiO_(2)/PTFE复合膜材料性能强化,研究无机粒子表面改性对复合材料分散、界面及力学性能等的影响。研究发现,当偶联剂质量分数为5%时,SiO_(2)/PTFE复合薄膜(80μm)力学性能最优,拉伸强度由SiO_(2)改性前的4.35 MPa增加至5.33 MPa、断裂伸长率由38.2%增加至134.0%。为提高PTFE/SiO_(2)界面强度、制备高性能PTFE复合薄膜材料提供了新方法。

聚四氟乙烯膜的改性及应用研究进展

综述了国内近年来PTFE膜的不同改性方法,以及PTFE改性膜在亲水性、生物相容性、导电性和疏油性等方面的功能改进及应用研究进展,并指出了未来的研究方向。

烧结温度对石墨烯填充聚醚醚酮/聚四氟乙烯摩擦磨损性能的影响

为探究石墨烯填充聚醚醚酮/聚四氟乙烯(PEEK/PTFE)复合材料制备过程中烧结温度对复合材料摩擦磨损性能的影响,基于分子动力学模拟研究方法,分别构建10%PEEK/PTFE和1%石墨烯/10%PEEK/PTFE体系模型,通过模拟复合材料制备过程中不同的烧结温度,得到复合材料对应的力学和摩擦学性能相关参数。在不同烧结温度制得10%PEEK/PTFE和1%石墨烯/10%PEEK/PTFE样品,进行了摩擦磨损试验及磨损形貌分析。结果表明,采用石墨烯填充PEEK/PTFE复合材料可以有效改善复合材料的摩擦磨损特性,不同烧结温度对复合材料分子间作用力、材料力学特性和摩擦特性表现出不同程度的影响,当烧结温度为360℃时,复合材料分子间作用力、材料力学特性和摩擦特性均达到峰值。

聚四氟乙烯改性研究进展

综述了近年来国内外聚四氟乙烯(PTFE)的改性研究进展。总结了表面改性,共混改性和填充改性等3种改性方法的优劣势,分析了不同方法对PTFE性能的影响,并对PTFE改性领域的发展趋势进行了展望。

多孔聚四氟乙烯人工血管制备及功能化改性研究的进展

背景:中、大口径的聚四氟乙烯人工血管已被广泛应用于临床,但主要依赖进口;小口径的聚四氟乙烯人工血管易形成血栓和内膜增生,存在远期通畅率低的问题,难以满足临床应用要求。目的:梳理并总结聚四氟乙烯在人工血管领域的研究进展,为小口径聚四氟乙烯人工血管的功能化改性及提高其远期通畅率提供参考。方法:由第一作者检索CNKI、Web of Science、Wiley Online Library、SpringerLink、Science Direct和IOP Science数据库中的相关文献,检索时间为2022年10月至2023年3月,中文检索词为“多孔聚四氟乙烯,人工血管,电纺,医学应用和功能化改性”,英文检索关键词为“ePTFE,Porous polytetrafluoroethylene,vascular graft,electrospinning,medical application,functional modification”,检索国内外有关聚四氟乙烯人工血管制备及其改性的相关文献。结论与结论:多孔聚四氟乙烯人工血管的制备和功能性改性仍是研究的热点与难点,从近几年的国内外研究进展来看,多孔聚四氟乙烯人工血管的制备主要采用快速热拉伸法,但静电纺丝法制备聚四氟乙烯人工血管是一种很有前景的新型方法;其次,通过分析和总结不同的功能化改性方法发现,多孔聚四氟乙烯人工血管的远期通畅率得到改善,但小口径聚四氟乙烯人工血管的功能化改性仍需进一步探索和优化。

铝纤维增强铝/聚四氟乙烯活性材料力学性能及反应特性

为研究纤维含量对铝(Al)/聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene,PTFE)力学性能及反应特性的影响,针对模压烧结法制备的铝纤维增强型活性材料,采用材料试验机和冲击加载实验技术开展静态、动态力学响应和冲击反应研究,并结合细观结构特征揭示纤维增强活性材料的变形失效机制。研究结果表明:Al纤维含量(质量比)为1%~4%时,随机分布的Al纤维抑制了基体内裂纹扩展,提高了Al/PTFE的静态屈服强度和动态抗压强度;Al纤维含量1%的动态力学性能最优,随着纤维含量的增加,Al纤维穿出基体的破坏是限制材料动力学性能持续增强的主要因素;在保证Al/PTFE理论释能不变的前提下,Al纤维的加入提高了Al/PTFE的冲击反应阈值,无纤维时最小反应比入射能为50.7 J/cm^(2),纤维含量增加至4%时提高到61.3 J/cm^(2),活性材料的冲击不敏感性得到提升。

聚四氟乙烯的表面改性研究进展

聚四氟乙烯(PTFE)因其独特的分子结构而具有优异的性能,如较高的热稳定性和化学稳定性,在电子、食品加工与包装、农业、航空航天、生物医学等领域得到广泛应用;然而,由于强化学惰性和极低的表面能,导致PTFE不容易附着任何附加涂层,严重限制了其大规模应用。综述了PTFE表面改性方法研究进展,包括化学溶液法、等离子体法、辐照法等,在分析各种方法优缺点的基础上,对PTFE表面改性方法的发展趋势进行了展望。