聚四氟乙烯薄膜的低溫超疏水性能研究

聚四氟乙烯 邵晶晶 重慶大學材料學院

  1、PTFE薄膜超疏水低溫冷凍耐久性

  選取靜態水接觸角在160° ~170°的PTFE 超疏水薄膜進行低溫性能實驗。圖8 是粗糙和光滑基底上,低溫冷凍2 ~14 天后,PTFE薄膜的靜態水接觸角變化情況。實驗結果表明,PTFE超疏水薄膜在-18℃條件下冷凍2 ~14 天后,水接觸角仍可保持150°以上,且在冷凍14 天后仍有157°,展現出良好的耐低溫性能。在此期間內,冷凍處理后的PTFE薄膜水接觸角變化波動不大,說明冷凍時長對其超疏水性能影響較小。

  2、循環冷凍的耐久性

  圖9是粗糙和光滑基底上,凍融循環次數1-7次后,PTFE薄膜的靜態水接觸角變化情況。粗糙基底和光滑基底上的薄膜經過凍融循環7次后,疏水角均在150°以上,仍保持超疏水性。

  由低溫周期實驗結果看出,本文所制備的PTFE薄膜在低溫環境中,一段時間內仍然保持超疏水性能,且在多次凍融循環后其疏水性不受影響。同時,粗糙和光滑基底上的薄膜在冷凍處理后疏水角變化情況相似,說明基底形貌對薄膜低溫耐受性沒有影響。

聚四氟乙烯薄膜的低溫超疏水性能研究

圖8 常溫和不同冷凍時長下粗糙基底和光滑基底上PTFE薄膜靜態水接觸角

  此外,低溫驗表明,PTFE薄膜在低溫狀態下的超疏水性能可能有所提升,例如在粗糙玻璃基底上的PTFE薄膜冷凍8天后,其疏水角從原先166°上升至170°(見圖8(a) ) ;在光滑玻璃基底上的PTFE薄膜冷凍10 天后,其疏水角從初始的161°上升至169°( 見圖8(b) ) ,其原因可能是本文中的PTFE薄膜具有漁網-瘤狀二級粗糙結構,該結構在低溫下十分穩定,甚至因低溫產生新結構,使疏水性有輕微提升。

  但凍融循環更容易破壞原有結構,因而較少出現接觸角增加的現象(見圖9) 。低溫條件對薄膜超疏水性能的促進作用還需要進一步研究。

聚四氟乙烯薄膜的低溫超疏水性能研究

圖9 常溫和不同凍融循環次數下粗糙基底和光滑基底上PTFE薄膜靜態水接觸角