隄高分子材料的表面处理技?/span>
2016-11-15 来源:中国聚合物网 点击?/span>
关键词：(x)高分子材?/a> 聚丙?/a>
聚乙烯（PEQ、聚丙烯QPPQ等聚烯烃和聚四氟乙烯（PTFEQ类含氟高分子材料，若不l特D的表面处理Q是很难用普通胶_剂_接的，q类材料通常UCؓ(f)隄高分子材料或隄塑料?
聚烯烃类塑料׃性能优良、成本低廉，其薄膜、片材及(qing)各种制品在日常生zM大量地应用着。而氟塑料则因h优异的化学稳定性、卓的介电(sh)性能和极低的摩擦pL以及(qing)自润滑作用，使其在一些特D领域中h重要的用途。但是，q类材料在应用过E中Q不可避免地?x)遇到同U材料之间或与其它材料的_接问题Q因此，Z曑֯q类隄高分子材料的隄原因?qing)表面处理方法进行了不断深入的研I?
隄高分子材料的隄原因是多斚w?
1.润湿能力?
一般胶_剂在未固化前都呈流动态，_接q程是胶液在_接件表面浸润，然后固化的过E，对粘接来_(d)润湿接触是粘接的首要条g。液体与Z接触Q其润湿E度可用接触角表C，几种塑料的表面特征数据见?。从?可以看出水对它们的接触角都比较大Q表面张力小Q接着能不大，润湿能力差Q比较难_?
2.l晶度高
q几U难_塑料都是高l晶度物质，所以化学稳定性好Q它们的溶胀和溶解都比非l晶高分子困难，当与溶剂型胶_剂_接Ӟ很难发生高聚物分子链的扩散和怺~结Q不能Ş成很强的_附力?
3.是非极性高分子
聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯{都是非极性高分子Q它们的表面只能形成较弱的色散力Q而缺取向力和诱导力Q因而粘附性能较差?
4.存在q边界?
q些高聚物难_除了结构上的原因外Q还在于材料表面存在q边界层。聚烯烃cL(wi)脂本w含有低分子量物质以?qing)在加工q程中加入的d剂（如滑爽剂、抗静电(sh)剂等Q，q类分子物质极Ҏ(gu)析出、汇集于?wi)脂表面、Ş成强度很低的薄弱界面层，表现出粘附性差Q不利用于印列复合和_接{后加工?
Z上述认识Qh们采取了多种手段寚w_高分子材料表面q行Ҏ(gu)处理：(x)一在聚烯烃{难_材料表面的分子链上导入极性基团；二提高材料的表面能；三提高制品表面的_糙度；四消除制品表面的q面层Q以提高隄材料的粘附性能和粘接强度?
隄材料表面处理Ҏ(gu)
1.化学试剂处理?
采用化学试剂对聚烯烃材料q行表面处理是聚烯烃的表面预处理Ҏ(gu)中应用较多的一大类Ҏ(gu)Q简U化学法Q。据不完全统计就有铬盐－Q硫酸法QCr-H2SO4Q、过酸盐法、铬酸法、氯化法、氯酔R盐法、白h、高锰酸钾法{近十种之多。此cL法用于处理难_材料表面的原理在于处理液的强氧化作用能使塑料表面的分子被氧化，从而在材料表面导入了羰基、羧基、乙炔基、羟基、磺酸基{极性基团。同时薄q面层因溶于处理液中而被破坏Q甚臛_子链断裂QŞ成密密麻dI、增加表面粗p度Q改善了材料的粘附性?
影响材料表面预处理效果的主要因素有处理液配方、处理时间和温度、材料的U类{?
化学处理法具有处理效果好、不需要特D设备、用hҎ(gu){特点，一度应用在中小型厂塑料制品的表面处理上Q但是由于这U方法处理时间长、速度慢、制品容易着Ԍ处理后还要中和、水z及(qing)q燥Q处理液污染性较大，目前已趋于淘汰?
2.气体热氧化法
聚烯烃材料表面经I气、氧气、臭氧之cL体氧化后Q其_接性，印刷性以?qing)涂覆性能均可得到改善Q其中臭氧法有较高的使用价|它与I气或氧气氧化法不同Q基本上不受聚烯烃材料中抗氧剂的影响。如?.2%抗氧剂的PE?00℃下挤出Ӟ若用臭氧同时处理Q则XPS得O∶C?.2%Q远q大于空气氧化时得?.5%的数|基本上克服了抗氧剂的不良影响?
在热I气中添加某U促q剂Q对聚烯烃的处理效果也不错，如添加某些含Nl合物、二元羧总?qing)有氧化物等Q据报导其剥d可提高到0.408?.784MPa?
气体氧化法工艺简单、处理效果明显，没有公害、特别适用于聚烯烃的表面处理。但此法要求与材料尺寸相当的鼓风烘箱或类似加热设备，故它的应用受到一定的限制?
3.火焰处理?
所谓火焰处理就是采用一定配比的混合气体Q在特别的灯头上烧，使其火焰与聚烯烃表面直接接触的一U表面处理方法?
同前qCU处理方法一P火焰法也能将基、羰基、羧基等含氧极性基团和不饱和双键导入聚烯烃材料表面Q消除薄q面层Q因而明显改善其_接效果。是目前较流行的表面处理Ҏ(gu)?
火焰处理法成本低廉、对讑֤要求不高。媄响火焰处理效果的主要因素有灯头型式，燃烧温度、处理时间、燃烧气体配比等Q由于工艺媄响因素较多，操作q程要求严格Q稍有不慎就可能D基材变ŞQ甚至烧坏制品，所以目前主要用于Y厚的聚烯烃制品的表面处理?
4.甉|处理
甉|处理Q又U电(sh)火花处理Q是??00千伏??0千赫的高频高压施加于攄(sh)甉|上，以生大量的{离子气体及(qing)臭氧Q与聚烯烃表面分子直接或间接作用Q其表面分子链上生羰基和含基团{极性基团，表面张力明显提高Q加之糙化其表面La(b)污、水气和垢{的协同作用改善表面的粘附性，辑ֈ表面预处理的目的?
甉|处理h处理旉短、速度快、操作简单、控制容易等优点Q因此目前已q泛地应用于聚烯烃薄膜印列复合和_接前的表面预处理。但是电(sh)晕处理后的效果不E_Q因此处理后最好当卛_列复合、粘接?
影响甉|处理效果的因素有处理?sh)压、频率、电(sh)极间距、处理时间及(qing)温度Q印h和_接力随旉的增加而提高随温度升高而提高，实际操作中，通过采取降低牵引速率、趁热处理等Ҏ(gu)Q以改善效果?
5.低温{离子体技?
低温{离子体是低气压攄(sh)Q辉光、电(sh)晕、高频、微波）产生的电(sh)L体。在?sh)场作用下，气体中的自由电(sh)子从?sh)得能量，成ؓ(f)高能量电(sh)子，q些高能量电(sh)子与气体中的分子、原子碰撞，如果?sh)子的能量大于分子或原子的激发能Q就?x)生激发分子或Ȁ发原子、自由基、离子和h不同能量的辐线。低温等d体中的活性粒子具有的能量一般都接近或超q碳x其它含碳键的键能Q因此能与导入系l的气体或固体表面发生化学或物理的相互作用。如采用反应型的氧等d体，可能与高分子表面发生化学反应Q引入大量的含氧基团Q改变其表面zL，既是采用非反应型Ar{离子体Q也可能通过表面交联和蚀M用引L(fng)表面物理变化而明昑֜改善聚合物表面的接触角和表面能?
6.力化学处?
力化学处理、粘接是Z聚合物的力化学反应原理而进行的。聚合物在受到外力（如粉、振动研、塑炼等Q作用时Q会(x)产生化学反应Q称合物的力化学反应。这U反应有两类Q一cL在外力作用下的高分子健生断裂而发生化学反应，包括力降解、力交联、力接枝{；另一cL应力zd聚合反应。力化学_接主要是基于前一cd应?
在力化学_接中对涂有胶的被粘物表面进行摩擦，通过力化学作用聚合物表面生力降解而Ş成大分子自由基，它与_合剂分子可能Ş成一定数量的׃h(hun)键，产生牢固的界面结合，从而大大提高了接头的粘接强度，q已为电(sh)子自旋共振谱QESRQ和内反红外光谱（ATRIRQ研I所证实?
影响力化学处理的因素主要有研的压力、{速、时间、磨料的U类和研的温度。对于不同的_合剂－Q被_材料体p，其处理工艺参数是不尽相同Q需通过实验来优化确定?
7.钠—萘法处理聚氟四乙烯
目前对PTFE的表面处理已有很多方法：(x)
Q?Q在金属钠的}溶液中浸蚀Q?
Q?Q在钠—萘溶液中浸蚀Q?
Q?Q用四烷基铵阴离子盐?sh)化学还原?
Q?Q在高温下用金属蒸气处理；
Q?Q用金属齐或高温处理；
Q?Q在325℃熔融的醋酸钾中处理Q?
Q?Q电(sh)子束辐照Q?
Q?QPTFE表面金属溅射Q?
Q?Q在氖或氦惰性气体中辉光攄(sh){，其中钠—萘溶液处理的方法最单、通用、有效、且快速、易行、廉仗?
钠—萘溶液可采用文献提供的Ҏ(gu)制备Q钠—萘处理液与PTFE接触Ӟ钠能破坏C—F键、扯掉表面上的部分氟原子Q表面脱氟形成?.05?μm厚咖啡色的碳化层。红外光p明，表面引入了羟基、羰基和不饱和键{极性基团，使表面能增大Q接触角变小Q浸润性提高，由难_变为可_塑料?
8.涂覆法处理聚丙烯
Zq一步改善聚丙烯薄膜的粘接性、印h及(qing)热焊Q热）性，国外开发一U新的技术，卛_聚丙烯薄膜上涂上一层极薄（2?μmQ的涂覆物质Q它是一U结晶度较低、含极性基团的热塑性物质从而Ş成一个所谓的qo(h)层，来改善其薄膜表面的特性，q种薄膜U涂覆聚丙烯薄膜?
比较常用的涂覆材料是氯化{规聚丙烯（CPPQ。将{规聚丙烯粉末溶解在四氯乙烯或四氯乙L(fng)氯化有机溶剂中，用氯气或酰氯等为氯化剂Q在搅拌和热?00℃下q行氯化Q反应终了，_ֈ生成物，减压q燥卛_氯化{规聚丙烯?
涂覆可根据加工机械和涂膜使用目的Q选择溶液或熔融两U方式，涂层厚度??0μ为宜?
涂覆的薄膜与印刷U、铝、橡胶以?qing)其它塑料薄膜等材料用热压的?gu)q行层合加工Q其_合牢度十分理想Q用普通a(b)墨施行印P能得到满意的印刷品?
9.聚烯烃材料表面改性剂
聚烯烃材料表面改性剂的研I是聚烯烃材料表面预处理Ҏ(gu)中最新研I动向。其Ҏ(gu)机理同上述其它使材料表面发生化学变化的处理Ҏ(gu)明显不同。聚烯烃材料表面Ҏ(gu)剂分子l构中含有两cd团，一cd团是亲a(b)墨、粘合剂的亲水基团，如羟基、羧基、羰基、胺基等。另一cL亲聚烯烃cL(wi)脂的亲a(b)基团Q或憎水基团Q，如长铄基、聚氧乙烯基{。将聚烯烃材料表面改性剂同聚烯烃?wi)脂用炼机混合Q在成型加工q程中，׃表面张力的作用大分子链上的极性基团向?wi)脂表面q移Qƈ在制品表面富集，聚烯烃材料表面的极性、接触角、表面能发生很大的变化，有利用于油墨的粘附和材料之间的粘接。而长铄基则可能同聚烯烃?wi)脂形成qӞ即物理交联点Q，相当于将q移臌面的极性基团“锚”在?wi)脂l构当中Q不?x)Ş成弱界层面随油墨、粘合剂p。可见这是一个具“永久”性的表面Ҏ(gu)方法?
据此道理Qh们有可能依靠适当的分子设计，使聚烯烃表面存在各种不同的功能基Q从而服务于不同的表面改性目的如防污、抗静电(sh)、防甉|{?
lg所qͼ各种处理Ҏ(gu)都是要改善表面极性、降低接触角、提高表面能Q只要系l掌握、灵z运用，隄材料不再隄?
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