超声辅助接枝技术增强聚四氟乙烯（PTFE）分散性及其机理研究

本研究针对聚四酯乙烯（PTFE）疏水性导致的分散难题，开发了超声辅助电子束辐射接枝技术，成功制备出水中稳定分散10天以上的PTFE纳米粉末，接枝率最高达25%。通过FTIR/XPS/TEM等表征手段证实丙烯酸高效接枝，结合DFT计算与ESR实验揭示超声波降低自由基迁移能垒的机理，为温度敏感材料改性提供了新策略。

　　

聚四氟乙烯（Polytetrafluoroethylene, PTFE）虽具备卓越的化学稳定性和热稳定性，但其固有疏水性严重制约了在水基体系中的分散应用。为解决这一难题，研究人员开发出超声辅助电子束辐射接枝技术，成功构建了可水分散的PTFE纳米粉末。在单体浓度为20%的条件下，实现了高达25%的接枝率。傅里叶变换红外光谱（Fourier-transform infrared spectroscopy, FTIR）和X射线光电子能谱（X-ray photoelectron spectroscopy, XPS）分析证实丙烯酸成功接枝至PTFE表面，透射电子显微镜（transmission electron microscopy, TEM）则清晰观察到PTFE纳米粉末表面形成了聚丙烯酸层。改性后的PTFE纳米粉末表现出低水接触角（60.67°），并在水中保持良好分散性超过10天且无聚集现象。密度泛函理论（Density functional theory, DFT）计算表明，超声辐照显著降低了自由基沿PTFE链转移的能垒，从而促进自由基向纳米粉末表面迁移并触发与乙烯基单体的聚合反应。电子自旋共振（Electron spin resonance, ESR）谱通过显示超声处理后自由基浓度显著下降，验证了DFT计算结果。这些发现不仅凸显了超声波在不影响材料理化特性的前提下改变温度敏感材料性能的有效性，更为合成可水分散PTFE纳米粉末提供了前景广阔的技术路径。