Политетрафторэтилен (PTFE) или Teflon(r), как он больше известен, используют в разнообразных повседневных продуктах – от посуды до ковров – из-за его противоналипающих свойств. Однако эта же антиадгезионность ограничивает его применение в других областях, включая медицину. Ученые из Высшей инженерной школы Университета Осаки в сотрудничестве с Технологическим институтом префектуры Хего сообщили, как обработка плазмой в присутствии тепла может модифицировать ПТФЭ для решения этой проблемы.
Доцент Казуя Ямамура и доцент университета Осаки Юдзи Окубо, первый приступивший к исследованию, отмечают необходимость улучшения смазочных материалов в медицинских процедурах. Многие не очень задумываются над этим, но “резина в шприцах должна быть стабильной и нелипкой, чтобы дозировать точное количество лекарственного средства”, – говорит Окубо.
В современных процедурах резина обычно смазывается покрытием, таким как силиконовое масло, но это покрытие может загрязнять вещества. ПТФЭ будет идеальной смазкой, потому что он не будет смешиваться с лекарствами, но чтобы быть эффективным, он должен также прилипать к резине. Чтобы повысить адгезию, ученые проводят обработку ПТФЭ либо коррозионно-активными соединениями на основе натрия либо плазмой. Плазменная обработка безопасна, но адгезия при ней хуже. “Обычная обработка плазмой оставляет на покрытом плазмой ПТФЭ слабый пограничный слой (WBL). Этот WBL ослабляет адгезию между ПТФЭ и резиной”, – объясняет Ямамура.
Будучи преисполненным решимости сделать безопасный клей на основе ПТФЭ, Окубо обратил внимание на давление и температуру, при которых проводилась плазменная обработка. Подходящие условия для повышения адгезии стали результатом новых химических связей и травления WBL на поверхности ПТФЭ. “Углерод-фторидные связи были заменены углерод-углеродными сшивками”, благодаря увеличенной мощности плазмы, сказал профессор Кацуйоши Эндо, который руководил исследованием. Эти сшивки и травление восстанавливали WBL, усиливая адгезию между ПТФЭ и резиной. Дальнейшее исследование показало, что увеличение сшивок было результатом более высокой температуры поверхности ПТФЭ, которая обрабатывалась плазмой при более высокой мощности. Чтобы максимизировать эти сшивки, ученые решили нагревать ПТФЭ до нескольких сотен градусов Цельсия перед плазменной обработкой. “Поверхность листа ПТФЭ обычно имеет пограничный слой, содержащий много царапин и ямок”, которые могут повлиять на адгезию, объяснил Окубо. Плазменная термообработка улучшала адгезию путем восстановления пограничного слоя.
Воздействие высокой температуры и мощности на адгезию было очень четким. При более низкой мощности плазмы испытания на отслаивание показали, что ПТФЭ можно легко отделить от резины. Однако при большей мощности адгезия была настолько сильной, что разделялась резина вместо ее отделения от ПТФЭ. Более того, этот эффект наблюдался через год после воздействия, демонстрируя стабильность адгезионных свойств.
То, что сильные адгезионные свойства могут быть достигнуты без каких-либо токсичных химических веществ, говорит о том, что широкое применение ПТФЭ можно было бы еще расширить. “Наш метод прост и может увеличить количество медицинских применений”, – сказал Окубо. Плазменная термообработка также должна быть полезна для усиления адгезии других материалов. (ftorpolymer.ru/Химия Украины и мира)