提高塑料粘接附著力的表面處理方法

文章出處：等離子清洗機(jī)廠家 | 深圳納恩科技有限公司| 發(fā)表時(shí)間：2023-12-18

任何材料表面與膠粘劑之間形成粘接狀態(tài)的基本條件是必須形成熱力學(xué)的黏附狀態(tài)。它取決于材料表面與膠粘劑之間的潤濕程度(接觸角θ)、被粘材料表面張力(ys)膠粘劑表面張力(y_L)及被粘材料與膠粘劑間的表面張力(Y_SL),其關(guān)系可用Young公式表示間(y_s=Y_SL+y_Lcosθ);熱力學(xué)黏附功(W)與表面張力的關(guān)系為W=y_s+Y_L-Y_SL=y(1+cos0)。由此可知潤濕性是粘接的首要條件，而難粘塑料的表面能都比較低，因而其潤濕能力都較差。

目前，提高塑料的粘接性能主要通過對材料表面進(jìn)行處理和研究開發(fā)新型膠粘劑來實(shí)現(xiàn)。其中對塑料表面進(jìn)行處理主要有以下兒種途徑：（1）在塑料表面的分子鏈上導(dǎo)入極性基團(tuán);:（2）提高材料的表面能;（3）提高制品表面的粗糙度:（4）降低或消除制品表面的弱界面層。提高塑料表面粘接附著力的的表面處理方法有化學(xué)處理法、火焰處理法、氣體熱氧化法輻射接枝法、及低溫等離子體處理法、噴砂法等，其中低溫等離子體處理法是近年來發(fā)展較快的材料表面處理方法。

提高塑料粘接附著力的表面處理方法

1. 低溫等離子體處理技術(shù)。
低溫等離子體中高能粒子的能量一般約為幾至幾十電子伏特,大于塑料聚合物材料分子的結(jié)合鍵能(幾至十幾電子伏特),完全可以使有機(jī)大分子鏈發(fā)生斷裂。經(jīng)過低溫等離子體處理的塑料表面發(fā)生多種物理和化學(xué)變化,例如產(chǎn)生刻蝕,形成致密的交聯(lián)層以及引入極性基團(tuán),使材料的親水性、粘結(jié)性得到改善。同時(shí)低溫等離子處理只作用于材料表面(通常為幾至幾十納米),不影響基體的性質(zhì)。此外,低溫等離子體技術(shù)具有易操作、加工速度快、處理效果好、環(huán)境污染小、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn),因此在材料表面改性處理中得到廣泛的應(yīng)用并具有廣闊的發(fā)展前景。

2. 化學(xué)試劑處理法。
化學(xué)試劑處理法是以往對難粘高分子材料進(jìn)行表面預(yù)處理的常用方法，在這里值得注意的是化學(xué)試劑處理法只是難粘高分子材料化學(xué)處理方法的一個總稱，具體來說該方法還可以分為硫酸法、過硫酸法、自磷法、高錳酸鉀法等。對于化學(xué)試劑處理法來說，它主要是用于將難粘高分子材料表面進(jìn)行氧化以及導(dǎo)入羧基、乙炔基、羥基等基團(tuán)。其主要目的是為了破壞難粘高分子材料的薄弱界面層從而增加難粘高分子材料表面的粗糙度，從而改善其粘附性。而對于化學(xué)試劑處理法來說，影響其處理效果的因素主要分為四個方面：一是化學(xué)試劑的配方、二是表面處理的時(shí)間、三是進(jìn)行處理時(shí)的溫度、四是被處理材料的種類?？偟膩碚f，運(yùn)用該法對難粘高分子材料進(jìn)行處理能夠得到較好的處理結(jié)果，同時(shí)還具有不需要使用特殊設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)。但由于該法在處理過程中容易導(dǎo)致制品著色、處理時(shí)間較長，以及污染嚴(yán)重等缺陷在目前的難粘高分子材料處理過程中已經(jīng)逐漸被人們所遺棄。

3. 氣體熱氧化法。
通常情況下，難粘高分子材料可以通過空氣、氧氣、臭氧地等氣體進(jìn)行氧化，從而改善其粘附性。一般來說，在實(shí)際的氣體氧化處理中，人們都會選擇臭氧對難粘高分子材料進(jìn)行表面氧化處理。其主要原因在于利用臭氧對難粘高分子材料進(jìn)行表面處理不會受到抗氧劑的影響，從而有利于提高氧化效果。但在實(shí)際中熱空氣氧化和氣體氮化也是常用的氧化方法。對于熱空氣氧化法來說，它可以利用在熱空氣中添加某些促進(jìn)劑提高其剝離強(qiáng)，從而加快反應(yīng)速度，提高氧化效果。而氣體氮化則是一種較為簡單的施工工藝，具有污染較低、處理效果較好等優(yōu)點(diǎn)，因此受到了廣泛的應(yīng)用。而由于該方法需要一些大型的設(shè)備，因此也受到了一定的限制。

4. 火焰處理法。
火焰處理法是一種對難粘高分子材料進(jìn)行處理的較為直接的方法，它是利用一定配比的混合氣體在特殊的燈頭上燃燒，并將火焰與難粘高分子材料進(jìn)行直接接觸的一種處理方法。利用該方法，可以有效地將含氧基團(tuán)和不飽和雙鍵導(dǎo)入到難粘高分子材料的表面，從而消除薄弱界面層。由于其直接利用火焰與難粘高分子材料表面進(jìn)行接觸，因此其處理效果較為明顯。同時(shí)由于利用該法對設(shè)備的要求較低、需要的成本較低，使得該法在目前比較流行。但由于該法是直接利用火焰與難粘高分子材料進(jìn)行接觸，因此需要嚴(yán)格控制處理過程，避免溫度過高導(dǎo)致材料變形或者是燒壞材料。

5. 電暈處理法。
電暈處理法是將高頻高壓電流施加在放電電極上，以此產(chǎn)生大量的等離子體和臭氧，并與難粘高分子材料表面進(jìn)行直接或間接作用，從而在難粘高分子材料表面導(dǎo)入含氧基團(tuán)和不飽和雙鍵，使得難粘高分子材料表面的張力得到提高，并粗糙其表面，在經(jīng)過去油污、去水汽等處理使得難粘高分子材料的粘附性明顯提高，從而達(dá)到表面處理目的。通常情況下，利用該法對難粘高分子材料進(jìn)行處理可以有效地縮短處理時(shí)間，同時(shí)操作較為簡便，處理效率較高，使得該法在目前也成為了應(yīng)用最為廣泛的處理方法之一。但利用該法處理的效果并不穩(wěn)定，處理完成之后應(yīng)當(dāng)立即投入使用。

6噴砂法。
對于高分子材料的表面處理來說，該法主要是將可能影響高分子材料化學(xué)結(jié)合的污染進(jìn)行清潔，從而創(chuàng)造出一個具有鎖結(jié)作用的粗糙表面，擴(kuò)大粘結(jié)面積，從而提高高分子材料的粘附性。利用該法對材料進(jìn)行處理的過程中，需要注意到材料的硬度。其主要原因在于材料硬度較大，砂粒粒度較小，將會導(dǎo)致高分子材料的表面粗糙程度達(dá)不到要求。而粒度較大，則有可能導(dǎo)致處理表面脫落。

本文詳細(xì)分析了提高塑料粘接附著力的不同表面處理方法。相比較而言，雖然各表面處理技術(shù)都存在一定的方法和形式上的差異，但其最終目的都具有一定的共同性，而各方法在實(shí)際中也都具有各自的優(yōu)勢，但同時(shí)大多數(shù)都具有一定的缺陷。因此在實(shí)際生產(chǎn)中，客戶應(yīng)該根據(jù)實(shí)際選擇適合自己的表面處理方法。