ETFE結(jié)晶改性與粘接性能研究.pdf

1、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)是一種熱塑性結(jié)晶聚合物，分子結(jié)構(gòu)中四氟乙烯與乙烯兩種單體單元交替排列。由于綜合了聚乙烯和聚四氟乙烯兩種材料的各自性能，ETFE的綜合性能突出。其熔點(diǎn)為260℃左右，分解溫度在330℃以上，因此可采用各種熱塑性加工方法成型加工。ETFE注塑件可用于化工及生物制藥領(lǐng)域的防腐部件，ETFE薄膜具有高于普通玻璃的透光率和突出的自清潔性能，廣泛應(yīng)用于大型建筑結(jié)構(gòu)和光伏領(lǐng)域，ETFE電線包覆層絕緣性能和耐輻照性能突出

2、，密度小于普通線纜包覆層，是飛機(jī)和航天器普遍采用的線纜材料。ETFE的屈服強(qiáng)度較低，承受載荷時(shí)易發(fā)生永久形變，這與其聚集態(tài)中無(wú)定形區(qū)的存在有關(guān)，此外ETFE薄膜間搭接困難，不能像普通薄膜材料進(jìn)行粘接。
　　本文進(jìn)行了ETFE材料的結(jié)晶改性研究，采用加入納米粒子作成核劑以及拉伸取向兩種方法改變ETFE原有的結(jié)晶性能。通過(guò)在SiO2粒子表面引入含氟單體，可消除納米SiO2粒子的團(tuán)聚現(xiàn)象，其聚集形態(tài)中的顆粒尺寸及在DMF溶液中的分布粒徑

3、均可降至100nm以?xún)?nèi)。采用轉(zhuǎn)矩流變儀（哈克密煉機(jī)）可以實(shí)現(xiàn)改性SiO2粒子在ETFE中的分散，粒徑減小至50nm左右，成功制備了以ETFE為基體的納米復(fù)合材料。采用DSC及XRD分析方法可以得出不同SiO2粒子含量的ETFE結(jié)晶度有所變化，兩種方法測(cè)出的ETFE結(jié)晶度最大程度上分別提高了20.5％和30％。拉伸曲線表明， ETFE的屈服強(qiáng)度在1％的SiO2含量時(shí)提高最多。ETFE樣條拉伸取向后在120℃溫度下處理30min，通過(guò)DSC

4、及XRD測(cè)試發(fā)現(xiàn)，當(dāng)拉伸比介于30％～50％之間時(shí)，拉伸結(jié)晶效果最佳。兩種測(cè)試方法得到的結(jié)晶度最大程度上分別提高了24.6％和35％。此時(shí)，ETFE屈服強(qiáng)度較未拉伸時(shí)明顯提高。實(shí)驗(yàn)中制備的含氟多羥基聚合物與聚氨酯預(yù)聚體混合后可用作粘合劑，紅外分析固化反應(yīng)能夠順利進(jìn)行。該粘合劑用于ETFE膜粘接時(shí)，含氟量對(duì)粘接強(qiáng)度有一定影響，在含氟量為2.7％時(shí)最佳。ETFE薄膜熱熔焊接時(shí)影響因素有溫度、壓力和時(shí)間等，當(dāng)這三種因素適中時(shí)，能得到最佳焊接效

5、果。此外焊接時(shí)薄膜間采用不同的貼合方式焊接效果也會(huì)存在一定差異。實(shí)驗(yàn)中得到的焊接強(qiáng)度普遍能夠達(dá)到ETFE本體強(qiáng)度的80％以上。采用DMTA對(duì)焊接樣條進(jìn)行耐疲勞性能測(cè)試，發(fā)現(xiàn)在高溫(100℃)和高頻(15～60Hz)條件下焊接強(qiáng)度依然能夠保持。對(duì)比粘接和焊接兩種搭接方式，二者各有優(yōu)缺點(diǎn):粘接時(shí)操作方便，對(duì)材料無(wú)損傷且可修補(bǔ)性，但粘接強(qiáng)度較低，勉強(qiáng)能達(dá)到ETFE材料的屈服點(diǎn)以上，只能在低強(qiáng)度受力結(jié)構(gòu)中使用;熱熔焊接可得到較大的焊接強(qiáng)度，可滿(mǎn)