為了改善聚四氟乙烯存在的缺陷，可以通過增強、填充、復(fù)配和共混等多種手段對聚四氟乙烯進行改性，以彌補自身缺陷，從而使開發(fā)出來的復(fù)合材料廣泛適應(yīng)于機械、電子電氣、航空航天、汽車等行業(yè)的零部件的制備，改性方法主要有表面改性、填充改性和共混改性。 l 表面改性 由于聚四氟乙烯極低的表面活性和不粘性限制了它與其他復(fù)合材料的復(fù)合，因此必須對聚四氟乙烯材料進行一定的表面改性，以提高其表面活性。常用技術(shù)有表面活化技術(shù)，可以采用高能射線的輻射使其表面脫氟，在一定裝置和條件下與其他材料氟化接技；用一些惰性氣體的低溫等離子處理聚四氟乙烯材料，發(fā)生碳—氟或碳—碳鍵的斷裂，生成大量自由基以增加聚四氟乙烯的表面自由能，改善其潤濕性和粘接性；將聚四氟乙烯浸人熔融的醋酸鉀中，在適宜溫度下處理形成具有一定活性的活化層；聚四氟乙烯在一定配比的氫氧化鈉、二丙烯基三聚氰胺混合液加熱處理可以提高其表面活性；聚四氟乙烯經(jīng)過一定強度和時間的電暈處理，可以形成可膠接的活化層?；瘜W(xué)腐蝕改性，將聚四氟乙烯經(jīng)過一定化學(xué)試劑處理可以提高其表面活性，這些化學(xué)試劑可以是金屬鈉的氨溶液、萘鈉四氫呋喃溶液、堿金屬汞齊、五羰基鐵溶液等。表面沉積改性，將聚四氟乙烯浸漬在某些金屬氫氧化物的膠體溶液中，使得膠體粒子沉積在聚四氟乙烯表面。從而增大其濕潤性，改善其表面活性，而易于與其他材料復(fù)合。上述表面改性方法主要適應(yīng)于聚四氟乙烯薄膜，通常聚四氟乙烯薄膜進行適當(dāng)處理后，可使其與其他材料很好粘接復(fù)合，從而廣泛應(yīng)用于化工防腐村里、密封制品及潤滑裝置的設(shè)計與制造中，其主導(dǎo)思想是引人極性基團，增加界面結(jié)合力。 2 填充改性 在聚四氟乙烯中加人填充劑，從而改善和克服聚四氟乙烯的缺陷，目前填充聚四氟乙烯制品是產(chǎn)量最大的聚四氟乙烯樹脂產(chǎn)品，值得注意的是在國外聚四氟乙烯填充技術(shù)都是由聚四氟乙烯樹脂生產(chǎn)廠家完成，而我國聚四氟乙烯填充技術(shù)都是由加工生產(chǎn)企業(yè)來完成。通過在聚四氟乙烯樹脂填充無機類、金屬類和有機高聚物類等不同填料來改善聚四氟乙烯的耐壓性、耐磨性和冷卻性，這些填料要求能經(jīng)受住聚四氟乙烯的燒結(jié)溫度；不與聚四氟乙烯反應(yīng)；另外具有一定粒度并能改善聚四氟乙烯的一些物化性能。 無機填充材料，常用無機材料主要有玻璃纖維、石墨、二硫化鉬和碳纖維等。填充聚四氟乙烯的玻璃纖維一般為無堿玻纖，填充量為15％－25％，復(fù)合后聚四氟乙烯的耐磨度可增加 500倍以上，耐蠕變性和抗冷流性都有較大程度提高與改善；二硫化鉬的加人可以有助于提高聚四氟乙烯的硬度，降低初期的磨損量；石墨可以單獨使用，也可以與玻璃纖維或炭黑配合使用，石墨填充的聚四氟乙烯具有優(yōu)良的耐化學(xué)藥品性、壓縮蠕變性和較好的導(dǎo)熱性；少量碳纖維填充聚四氟乙烯即可達到碳和石墨填充效果，而且具有極強的抗拉性能，但是碳纖維價格昂貴，應(yīng)用受到一定限制。 金屬填充材料，為了改善聚四氟乙烯的機械性能、導(dǎo)熱性能和尺寸穩(wěn)定性，通常采用鐵、銅、鉛、鉬、鎢、銀等金屬及其氧化物來填充聚四氟乙烯，目前關(guān)于金屬填充技術(shù)研究比較多，尤其是銅及其合金最為常用，銅粉填充聚四氟乙烯可以提高制品的抗蠕變性、抗壓強度、硬度及尺寸穩(wěn)定性等。 有機填充材料，用于填充聚四氟乙烯的有機材料主要是有機纖維和高分子聚合物，有機填充可使聚四氟乙烯的耐熱性、抗蠕變性、抗壓能力、壓縮、彎曲和耐磨性能得到改善。為了提高填充劑與聚四氟乙烯的界面粘接性，防止燒結(jié)時分解，一般需要對填充劑進行適當(dāng)處理，獲得最佳的相容性和表面效應(yīng)。3 共混改性 共混改性主要是利用聚四氟乙烯的優(yōu)異特點對一些樹脂進行合金化處理，目前研究與應(yīng)用前景看好，如聚四氟乙烯／PA、聚四氟乙烯／POM、聚四氟乙烯／PC、聚四氟乙烯／PI、聚四氟乙烯／PPO、聚四氟乙烯／PEEK、聚四氟乙烯／PPS、聚四氟乙烯／PES等合金產(chǎn)品源源不斷被開發(fā)出來。 (l)聚四氟乙烯改性聚甲醛，聚甲醛(POM)具有極好的力學(xué)、化學(xué)和電性能，廣泛應(yīng)用于汽車、電子、精密機械和建材，近年來我國云南和江蘇南通的規(guī)?；奂兹╉椖拷ㄔO(shè)，促進了我國聚甲醛工業(yè)生產(chǎn)與應(yīng)用，但是POM存在著韌性差、缺口沖擊強度較低等缺陷，為此國內(nèi)外對POM樹脂進行改性研究。國內(nèi)采用冷壓—熱燒結(jié)工藝研制出一系列不同聚四氟乙烯含量的POM／聚四氟乙烯的共混物，可以明顯改善摩擦磨損性能、韌性、抗蠕變性和外觀；還有通過高速混合聚四氟乙烯和增初增容改性后的POM擠出造粒制得合金粒料，使改性后POM的摩擦磨損性能得到明顯改善，其改善機理在于聚四氟乙烯轉(zhuǎn)移膜的形成；國外通過機械共混方法制備多種POM／聚四氟乙烯共混物，即POM分別與聚四氟乙烯、涂覆偶聯(lián)劑聚四氟乙烯、經(jīng)過化學(xué)處理的聚四氟乙烯等數(shù)種聚四氟乙烯共混，結(jié)果表明經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)處理的、加偶聯(lián)劑的聚四氟乙烯與POM之間產(chǎn)生很強的粘附作用，具有非常優(yōu)異的性能。 (2)聚四氟乙烯改性聚苯硫醚，聚苯硫醚(PPS)具有優(yōu)異的耐高溫穩(wěn)定性、阻燃性和電學(xué)性能，廣泛應(yīng)用于汽車、電氣電子及機械等領(lǐng)域，成為特種工程塑料的第一大品種，目前國內(nèi)四川大學(xué)等單位已經(jīng)成功開發(fā)出年產(chǎn)數(shù)百噸的工業(yè)化裝置，國內(nèi)每年需要進口相當(dāng)數(shù)量滿足國內(nèi)需求。但是PPS缺點在于耐沖擊性能較差、而且加工成型困難。由于聚四氟乙烯惰性表面很難與PPS進行粘接，日本從提高表面親和力的觀點出發(fā)，采用增溶劑以降低兩相界面張力，并采用在高剪切速率下進行混煉的技術(shù)，使該非相容體系合金化；國內(nèi)利用PPS粉與混合劑混磨后，加人聚四氟乙烯粉制成涂料，使得涂層具有優(yōu)異的摩擦磨損性能、附著性、柔韌性和防粘性，其混合劑一般采用乙醇、水、二氧六環(huán)十二烷基磺酸鈉的體系。聚四氟乙烯／PPS合金解決了PPS熔體流動速率高、難以直接模塑成型的問題，在300℃以上仍能保持較高的力學(xué)性能，主要用于耐腐蝕的泵、閥、墊圈，以及動態(tài)密封、軸套、汽車引擎閥蓋、色譜儀滑動密封件和導(dǎo)向件等。 (3)聚四氟乙烯改性聚酰胺，聚酰胺(PA)在產(chǎn)能上位居工程塑料的首位，特別適宜于玻璃纖維和其他材料填充增強改性等，廣泛應(yīng)用于汽車、電子電器、包裝、機械、日用消費品等眾多領(lǐng)域，目前國內(nèi)年消費量8萬t/a以上，對PA的改性研究與應(yīng)用國內(nèi)起步較早，目前大量改性PA在多個行業(yè)使用，PA添加聚四氟乙烯主要是提高其滑動性，據(jù)資料介紹，當(dāng)聚四氟乙烯填充量大于10％時，PA的減摩耐磨性明顯得到提高，如在PA體系中同時添加能與其部分相容的線型低密度聚乙烯／丙烯—苯乙烯的共聚物5％，聚四氟乙烯10％，二者協(xié)同效應(yīng)非常好，無論是從提高復(fù)合材料的性能，還是降低成本方面考慮，都是非常理想的改性方法。 (4)聚四氟乙烯改性聚酰亞胺，聚酰亞胺(PI)作為一種新型的工程塑料具有超強的耐熱、耐輻射與耐磨性，主要用于航空航天工業(yè)，近年來應(yīng)用拓展到電子、汽車等領(lǐng)域，我國研究與生產(chǎn)起步較早，目前形成十余家科研單位，并有部分產(chǎn)品出口。國外由33％聚四氟乙烯、2％炭黑和65％可溶性PI組成的復(fù)合材料是摩擦磨損性能十分優(yōu)異的無油潤滑材料，如國外RTP公司采用熱塑性聚酰亞胺與聚四氟乙烯進行共混或混加其他磨耗劑與填料的技術(shù)開發(fā)了RTP4200系列產(chǎn)品，可用于汽車發(fā)動機罩下部件、航空航天設(shè)備和辦公電子設(shè)備等。 (5)聚四氟乙烯改性聚醚醚酮，聚醚醚酮(PEEK)是一種新型工程塑料，具有高強度、耐熱性和阻燃性，PEEK復(fù)合材料在航空航天、電子電氣等領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。國內(nèi)研究單位利用PEEK的良好力學(xué)性能和高耐熱性、聚四氟乙烯的低摩擦系數(shù)，配以助劑改進加工工藝，通過熔融共混制備PEEK／聚四氟乙烯共混物，并用玻璃纖維／碳纖維混合纖維增強以提高其力學(xué)性能，開發(fā)一種工藝性能好且能注射成型的無油潤滑、耐高溫、低摩擦的材料，用作高溫發(fā)動機部件。 (6)聚四氟乙烯改性聚間苯二甲酰間苯二胺，聚間苯二甲酰間苯二胺(PMIA)是一種力學(xué)性能、耐高溫性遠高于其他脂肪族的聚酰胺，是一種理想的自潤滑材料基本樹脂，主要用作滾珠軸承、轉(zhuǎn)動齒輪、活塞環(huán)等，為了進一步改善材料的摩擦學(xué)性能，需要采用潤滑性填料改善摩擦磨損性能。國內(nèi)利用高速混合裝置使PMIA粉末與聚四氟乙烯充分混合，并通過壓縮澆鑄得到樣品，經(jīng)過實驗表明，當(dāng)聚四氟乙烯含量為20％時共混物具有最低的摩擦系數(shù)。 (7)聚四氟乙烯改性線型低密度聚乙烯，線型低密度聚乙烯(LLDPE)是一種最常用的通用塑料品種，其易被紫外線、熱和氧侵蝕變脆，因此對LLDPE進行改性以延長其壽命，但是在提高LLDPE紫外線穩(wěn)定的同時往往其力學(xué)性能下降，為了兼顧兩者，采用聚四氟乙烯對其改性可以有效解決這些問題，如果國外報道利用γ射線輻射粉體聚四氟乙烯，同時用硅烷偶聯(lián)劑處理，用表面處理后的聚四氟乙烯填充改性LLDPE后，不僅可以提高聚四氟乙烯和LLDPE的粘接性，又可以提高共混物的力學(xué)性能，通過測試LLDPE的加工性和紫外線穩(wěn)定性得到明顯提高。 (8)其他，除上述介紹外，聚四氟乙烯與其他多種工程塑料的共混國內(nèi)外也進行大量研究，如聚四氟乙烯與無定型高聚物聚醚砜(PES)進行共混，可以明顯提高PES的潤滑性能，英國ICI公司和日本住友化學(xué)相繼開發(fā)出聚四氟乙烯改性的系列耐磨耗的PES新產(chǎn)品；聚四氟乙烯與聚苯醚(PPO)共混物，綜合了PPO耐熱性、力學(xué)特性和尺寸穩(wěn)定性與聚四氟乙烯的耐磨潤滑性，這種共混合金特別適合制成整體和大型軸承部件；聚(鄰苯二甲酸—二酚基丙烷)樹脂是一種非晶性透明聚合物，具有很多優(yōu)異性能，但是其耐化學(xué)藥品和自潤滑性差，采用聚四氟乙烯改性后，耐化學(xué)性和自潤滑性明顯提高；日本帝人化成開發(fā)的聚四氟乙烯與聚碳酸酯(PC)共混合金特別適宜生產(chǎn)機械、車輛、電器等設(shè)備的齒輪凸輪和軸承等制品。 除以上改性方法外，在線型聚四氟乙烯鏈上引人少量非氟基團，進行嵌段接枝以破壞其對稱性，從而得到可熱塑性塑料加工方法加工的改性聚四氟乙烯，加工性能大為改善，日益受到業(yè)內(nèi)重視，另外如聚四氟乙烯分散液、聚四氟乙烯微粉和膨脹型聚四氟乙烯等因為加工性能優(yōu)異倍受重視。