電子メディエーターを用いたフッ素ポリマーの新規表面改質法の開発

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ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）の表面に存在するフッ素は、電気化学的に、約－2 V vs SCE程度で還元脱離することが知られている。したがって、これより負に大きな還元電位を持つ有機化合物のラジカルアニオンを電極反応で生成し、これを電子メディエーターとして用いることによって、表面処理が可能である。PTFEの表面処理で一般的に用いられる金属ナトリウムを含む処理剤は負に還元電位が大きく（したがって非常に反応性が高く）、PTFEの表面処理は数秒で完了するが、処理時間の増加とともに表面粗さの増加や、処理層の剥離が起こる。そこで、よりマイルドな条件で行うことによって、表面処理をより精密に制御できると考えた。本年度では、、－2.1 vs SCE程度の還元電位を持つピレンからピレンのラジカルアニオンをバルク電解で発生させ、これを電子メディエーターとして用いることによってPTFEの表面処理を行った。PTFE片をピレンのラジカルアニオンが生成する電解槽に投入し、ピレンの電気化学的な還元を行ったところ、PTFE片が黒色に変化した。FTIR測定を行い、この変色したPTFEの表面に存在する官能基を調べたところ、C-F結合の伸縮振動に由来するピークの減少と、様々な官能基に由来するピークが新たに出現することが確認された。さらにESR測定を行ったところ、ラジカルに起因する吸収ピークが観測された。これらの測定からPTFE表面に存在するフッ素が、ピレンのラジカルカチオンによって還元脱離することが分かった。また濃度依存性についても確認を行い、高濃度においては、表面処理が促進されることも示した。なお、－1.9 vs SCE程度の還元電位を持つジフェニルアントラセンを電子メディエーターに用いた場合には、PTFE片の変色は起こらなかった。