Nova metoda za povečanje hidrofilnosti Teflona® in drugih fluoropolimerov

Ozadje

Institut »Jožef Stefan« je razvil novo metodo za obdelavo površine politetrafluoroetilena (PTFE, Teflon®) in drugih fluoriranih polimerov, ki bistveno izboljša omočenje površine – iz zelo hidrofobne v izrazito hidrofilno. Iščejo se proizvajalci PTFE in drugih fluoropolimernih izdelkov za sklenitev licenčne pogodbe ali pogodbe o tehničnem sodelovanju.

Opis izuma

Omočenje polimernih površin je pomemben dejavnik pri določenih aplikacijah, na primer kadar je potrebna adhezija na polimerno površino, kot pri nanašanju barv, potisku ali funkcionalnih prevlek, ali ko je treba polimerno podlago prilepiti na drug material. Zato je pogosto zaželeno, da se površina polimera ustrezno spremeni. Obstaja več znanih metod za spremembo omočenja polimernih površin, vključno z obdelavo z agresivnimi tekočinami, plazmo in reaktivnimi plini. Ena izmed najbolj uveljavljenih metod je obdelava polimernih materialov s plinsko plazmo. Tehnološki izziv pri tem pa je tvorba kisikovih funkcionalnih skupin na površini fluoriranih polimerov. Obstoječe plazemske metode običajno povzročajo jedkanje površine, ne pa tudi funkcionalizacije fluoriranih polimerov s kisikovimi skupinami. Rešitev: Nova dvostopenjska plazemska obdelava PTFE (Teflon®) in drugih fluoropolimerov za doseganje hidrofilnosti. Tehnologija se nanaša na novo metodo za spremembo omočenja površine fluoriranih polimerov z zaporedno dvostopenjsko obdelavo. Metoda je hitra in omogoča obdelavo fluoriranih polimerov poljubnih oblik in velikosti, vključno z “neskončnimi” materiali, kot so folije. Površinski sloj objekta iz fluoriranega polimera se najprej osiromaši fluora z interakcijo s plazmo, bogato z ultravijoličnim sevanjem. Nato se ta površina oksidira. Površinska hidrofilnost tako obdelanih fluoriranih polimerov se približa teoretični meji za gladke polimere z dobro funkcionalizacijo s polarnimi skupinami. Na Sliki 1 so prikazane dosežene vrednosti kontaktnega kota z vodo glede na parametre obdelave – kontaktni kot znaša 20°, nižje vrednosti pa so dosegljive pri nekaterih fluoriranih polimerih. Površinska obdelava po tej metodi je stabilna in zagotavlja dolgotrajno hidrofilnost sicer hidrofobnih polimerov. Za razliko od običajnih obdelav fluoriranih polimerov s kisikovo plazmo nova metoda ne povzroča nastanka nevarnih plinov, kot so oksifluorirani ali peroksifluorirani ogljikovi spojini. Metoda je bila validirana v laboratoriju. Poleg tega je bila razvita tudi naprava za površinsko obdelavo fluoriranih polimerov v šaržnem ali neprekinjenem načinu. Tehnologija je bila razvita na Institutu »Jožef Stefan«, vodilnem slovenskem raziskovalnem inštitutu z več kot 1200 zaposlenimi. Raziskovalna skupina z Odseka za inženirstvo površin in optoelektroniko vključuje strokovnjake s področja površinskih obdelav, zlasti plazemskih tehnologij, tankih plasti in vakuumske tehnike, ter ima bogate izkušnje pri sodelovanju z industrijo.

Glavne prednosti

Prednosti metode:

• Omočenje površin fluoriranih polimerov se približa teoretični meji za gladke funkcionalizirane polimere (20° kontaktni kot z vodo)

• Metoda je hitra, primerna za povečanje obsega in omogoča neprekinjen proces

• Ne povzroča merljivih količin nevarnih ali škodljivih stranskih produktov

• Energijsko učinkovita in v celoti avtomatizirana