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塑料表面处理技术知识介绍

随着塑料加工与改性技术不断提高，应用领域迅速扩展。不同应用领域对塑料表面装饰、材料保护、改善粘接等性能要求日益增多，但各种塑料材料结构与组分不同，相应的表面性能也有明显差异。适应不同应用的各种表面处理技术与产品应运而生。适应塑料表面处理的不同需要，已有多种处理技术开发出来。常用的技术有：溶剂清洗（脱脂）、电晕处理、短波紫外光辐射处理、砂纸处理、喷沙处理、等离子蚀刻、化学蚀刻、加热处理等。针对不同材料，常常需要选择不同的处理方法。表面处理方法的选用由于大部分塑料的表面能低，许多处理方法，如装饰、印刷、喷涂等都不能直接适用，而需要首*行表面处理。塑料与各种不同材料的粘接性是表面处理需要解决的一个关键问题。一般来说，塑料粘接性能与材料结构及组分有关。结构影响：PP和PE等聚烯烃材料，表面能很低，通常只有30-34达因。要实现良好的粘接，一般要求表面能不低于40达因。粘接试验表明，PE在等离子处理后粘接强度可提高10倍；经过铬酸处理后，粘接性能约可提高5倍。经过同样处理，PP在离子化处理后粘接强度约会提高200倍，而在铬酸处理后则会提高600倍。为什么铬酸对PP的处理效果如此显着，而对PE则不然？这是因为PP链段上每个碳原子都有一个甲基(-CH3)。甲基在经过氧离子化或铬酸处理后极易被羧基氧化。而且，即使只有很少的甲基被氧化，PP的粘接性能与极性也会因为羧基的存在而显着改善。而PE则没有这一基团。可以看出，聚合物的化学结构是进行表面处理时必须考虑的一个重要因素。组分影响：对各种配混料或共聚物而言，材料组分同样会影响表面处理方法的选用。例如氟聚合物及其共聚物的表面能比聚烯烃还低，典型范围为18-26达因。对于高氟含量树脂如PTFE，经过环烷酸钠蚀刻后粘接性能提高10倍，而经过氧或氩等离子处理后只会提高3倍。PE的趋势则与之恰恰相反。

然而，氟树脂与PE的共聚物经等离子处理或环烷酸钠处理后粘接性能增加都为10倍。可以看出，等离子处理更多与PE发生作用，而环烷酸钠处理则更主要与氟树脂发生作用。由此可以看出，通过不同材料的共聚可以改善材料的处理性能。对于不同组分的共聚物，也需要根据材料的特点选择相应的处理方法。选用技巧：不同的处理方法对不同聚合物结构与组分各有影响，因此对表面处理方法的选择也应基于材料的结构与组分进行。对于低表面能塑料（<35达因）， 主要靠经验选龋而高表面能塑料，由于本身具有良好的粘接性，因而几乎每一种处理方法都是适用的，可重点根据使用的便利性选龋，一般来说，塑料的表面能越低，需要的处理越多。但是，有些聚合物具有较低的表面能，也可以直接用溶剂粘接，如ABS、PC、PS、AC和PVC等。事实上， AC之所以可以粘接是因为许多丙烯酸粘合剂自身即具有溶剂作用。而对于那些抗溶剂材料，如POM、PPO、PPS以及其他含有苯环的聚合物，通常需要表面氧化处理或打毛。对于粘接更困难的材料如聚胺和聚亚胺通常需要表面蚀刻处理才能粘接。对于具有极性的塑料，如聚酯、环氧、聚氨酯、聚胺等，表面处理的方法也有不同要求。一般来说，极性越小，需要的处理也越少。在这些材料中，聚酯和环氧极性zui强，需在表面打毛后粘接。刚性聚氨酯极性不高，通常用聚氨酯胶粘剂即可粘接，但需要用环氧进行表面处理。聚胺是其中极性zui小的一种，不需处理即可粘接。