眾所周知，聚四氟乙烯(PTFE)由于其不粘性，被應(yīng)用于各類(lèi)日常產(chǎn)品中。從不粘鍋到地毯，到處都有它的身影。然而，這種不粘性同時(shí)也限制了它的應(yīng)用范圍，影響了它在包括醫(yī)學(xué)在內(nèi)的其他領(lǐng)域的發(fā)展。大阪大學(xué)工學(xué)研究所科學(xué)家與兵庫(kù)縣立科技研究院合作，報(bào)道了如何通過(guò)加熱輔助等離子體處理來(lái)改性PTFE從而解決這個(gè)問(wèn)題。該報(bào)道被發(fā)表在RSC Advances上。

　　▲ 通過(guò)加熱輔助等離子體處理PTFE具有長(zhǎng)時(shí)間的高附著性。白色：氟聚合物片，藍(lán)色：異丁烯 - 異戊二烯橡膠(IIR)。

　　第一次提出這個(gè)研究課題的是大阪大學(xué)的副教授KazuyaYamamura和助理教授YujiOhkubo，他們指出在醫(yī)療程序中需要更好的潤(rùn)滑劑。許多人沒(méi)有注意到這一點(diǎn)，但是“注射器中的橡膠必須是穩(wěn)定的，不粘的，以提供準(zhǔn)確的醫(yī)藥量”，Ohkubo說(shuō)。

　　在目前的方法中，橡膠通常用諸如硅油之類(lèi)的涂層潤(rùn)滑，但這種涂層可能會(huì)污染試劑。PTFE將是理想的潤(rùn)滑劑，因?yàn)樗�不�?huì)與試劑發(fā)生混合，但為了有效，它也必須粘附在橡膠上。

　　為了增加粘附性，科學(xué)家們使用腐蝕性的鈉基化合物或等離子體來(lái)處理PTFE。相對(duì)來(lái)說(shuō)，等離子體處理更安全，但粘附性效果不好。

　　“常規(guī)等離子體處理在PTFE上留下了弱邊界層(WBL)，這種WBL削弱了PTFE與橡膠之間的粘附力，”Yamamura解釋說(shuō)。

　　為了能夠制備出安全的PTFE基粘合劑，Ohkubo對(duì)進(jìn)行等離子體處理的壓力和溫度進(jìn)行再三斟酌。

　　增加粘附力的可行性條件是新的化學(xué)鍵的出現(xiàn)以及PTFE表面上的WBL的蝕刻。主管這項(xiàng)研究的教授，KatsuyoshiEndo表示：“隨著等離子體功率的增加，碳氟鍵和碳碳交聯(lián)發(fā)生交換”。這些交聯(lián)和蝕刻使WBL即弱邊界層得到修復(fù)，增強(qiáng)了PTFE和橡膠之間的粘附力。

　　進(jìn)一步研究表明，交聯(lián)的增加是由于在較高功率下進(jìn)行等離子體處理時(shí)，PTFE表面溫度較高的結(jié)果。為了使交聯(lián)最大化，科學(xué)家們決定在等離子體處理之前將PTFE加熱到幾百攝氏度。

　　Ohkubo解釋說(shuō)：“PTFE片材的表面一般都有一個(gè)含有很多劃痕和凹坑的WBL，”這可能會(huì)影響粘附力。通過(guò)加熱輔助等離子體處理修復(fù)了WBL，從而改善了粘合性能。

　　溫度和功率的變化對(duì)粘附力的影響非常明顯。在較低的等離子體功率下，剝離試驗(yàn)表明PTFE可以容易地從橡膠中分離出來(lái)。然而，在較高的功率下，粘附力非常強(qiáng)，以至于將橡膠撕裂也不能與PTFE分離。此外，這種效果在進(jìn)行等離子體處理一年后仍能觀察到，這說(shuō)明了粘附的穩(wěn)定性。

　　不需要任何有毒化學(xué)物質(zhì)就可以實(shí)現(xiàn)這種強(qiáng)烈的粘附力，這表明已經(jīng)被廣泛使用的PTFE可以進(jìn)一步擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域。 Ohkubo說(shuō)：“我們的方法簡(jiǎn)單直接，可以增加PTFE在醫(yī)療領(lǐng)域內(nèi)的用量。”同時(shí)通過(guò)加熱輔助等離子體處理也可用于增強(qiáng)其他材料的粘附力。

　　參考文獻(xiàn)：Ohkubo Y, Ishihara K, Sato H, et al. Adhesive-free adhesion between polytetrafluoroethylene (PTFE) and isobutylene–isoprene rubber (IIR) via heat-assisted plasma treatment[J]. RSC Adv., 2017,7, 6432-6438