提高塑料粘接附着力的表面处理方法

文章出处：等离子清洗机厂家 | 深圳纳恩科技有限公司| 发表时间：2023-12-18

任何材料表面与胶粘剂之间形成粘接状态的基本条件是必须形成热力学的黏附状态。它取决于材料表面与胶粘剂之间的润湿程度(接触角θ)、被粘材料表面张力(ys)胶粘剂表面张力(y_L)及被粘材料与胶粘剂间的表面张力(Y_SL),其关系可用Young公式表示间(y_s=Y_SL+y_Lcosθ);热力学黏附功(W)与表面张力的关系为W=y_s+Y_L-Y_SL=y(1+cos0)。由此可知润湿性是粘接的首要条件，而难粘塑料的表面能都比较低，因而其润湿能力都较差。

目前，提高塑料的粘接性能主要通过对材料表面进行处理和研究开发新型胶粘剂来实现。其中对塑料表面进行处理主要有以下儿种途径：（1）在塑料表面的分子链上导入极性基团;:（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层。提高塑料表面粘接附着力的的表面处理方法有化学处理法、火焰处理法、气体热氧化法辐射接枝法、及低温等离子体处理法、喷砂法等，其中低温等离子体处理法是近年来发展较快的材料表面处理方法。

提高塑料粘接附着力的表面处理方法

1. 低温等离子体处理技术。
低温等离子体中高能粒子的能量一般约为几至几十电子伏特,大于塑料聚合物材料分子的结合键能(几至十几电子伏特),完全可以使有机大分子链发生断裂。经过低温等离子体处理的塑料表面发生多种物理和化学变化,例如产生刻蚀,形成致密的交联层以及引入极性基团,使材料的亲水性、粘结性得到改善。同时低温等离子处理只作用于材料表面(通常为几至几十纳米),不影响基体的性质。此外,低温等离子体技术具有易操作、加工速度快、处理效果好、环境污染小、节能等优点,因此在材料表面改性处理中得到广泛的应用并具有广阔的发展前景。

2. 化学试剂处理法。
化学试剂处理法是以往对难粘高分子材料进行表面预处理的常用方法，在这里值得注意的是化学试剂处理法只是难粘高分子材料化学处理方法的一个总称，具体来说该方法还可以分为硫酸法、过硫酸法、自磷法、高锰酸钾法等。对于化学试剂处理法来说，它主要是用于将难粘高分子材料表面进行氧化以及导入羧基、乙炔基、羟基等基团。其主要目的是为了破坏难粘高分子材料的薄弱界面层从而增加难粘高分子材料表面的粗糙度，从而改善其粘附性。而对于化学试剂处理法来说，影响其处理效果的因素主要分为四个方面：一是化学试剂的配方、二是表面处理的时间、三是进行处理时的温度、四是被处理材料的种类。总的来说，运用该法对难粘高分子材料进行处理能够得到较好的处理结果，同时还具有不需要使用特殊设备的优点。但由于该法在处理过程中容易导致制品着色、处理时间较长，以及污染严重等缺陷在目前的难粘高分子材料处理过程中已经逐渐被人们所遗弃。

3. 气体热氧化法。
通常情况下，难粘高分子材料可以通过空气、氧气、臭氧地等气体进行氧化，从而改善其粘附性。一般来说，在实际的气体氧化处理中，人们都会选择臭氧对难粘高分子材料进行表面氧化处理。其主要原因在于利用臭氧对难粘高分子材料进行表面处理不会受到抗氧剂的影响，从而有利于提高氧化效果。但在实际中热空气氧化和气体氮化也是常用的氧化方法。对于热空气氧化法来说，它可以利用在热空气中添加某些促进剂提高其剥离强，从而加快反应速度，提高氧化效果。而气体氮化则是一种较为简单的施工工艺，具有污染较低、处理效果较好等优点，因此受到了广泛的应用。而由于该方法需要一些大型的设备，因此也受到了一定的限制。

4. 火焰处理法。
火焰处理法是一种对难粘高分子材料进行处理的较为直接的方法，它是利用一定配比的混合气体在特殊的灯头上燃烧，并将火焰与难粘高分子材料进行直接接触的一种处理方法。利用该方法，可以有效地将含氧基团和不饱和双键导入到难粘高分子材料的表面，从而消除薄弱界面层。由于其直接利用火焰与难粘高分子材料表面进行接触，因此其处理效果较为明显。同时由于利用该法对设备的要求较低、需要的成本较低，使得该法在目前比较流行。但由于该法是直接利用火焰与难粘高分子材料进行接触，因此需要严格控制处理过程，避免温度过高导致材料变形或者是烧坏材料。

5. 电晕处理法。
电晕处理法是将高频高压电流施加在放电电极上，以此产生大量的等离子体和臭氧，并与难粘高分子材料表面进行直接或间接作用，从而在难粘高分子材料表面导入含氧基团和不饱和双键，使得难粘高分子材料表面的张力得到提高，并粗糙其表面，在经过去油污、去水汽等处理使得难粘高分子材料的粘附性明显提高，从而达到表面处理目的。通常情况下，利用该法对难粘高分子材料进行处理可以有效地缩短处理时间，同时操作较为简便，处理效率较高，使得该法在目前也成为了应用最为广泛的处理方法之一。但利用该法处理的效果并不稳定，处理完成之后应当立即投入使用。

6喷砂法。
对于高分子材料的表面处理来说，该法主要是将可能影响高分子材料化学结合的污染进行清洁，从而创造出一个具有锁结作用的粗糙表面，扩大粘结面积，从而提高高分子材料的粘附性。利用该法对材料进行处理的过程中，需要注意到材料的硬度。其主要原因在于材料硬度较大，砂粒粒度较小，将会导致高分子材料的表面粗糙程度达不到要求。而粒度较大，则有可能导致处理表面脱落。

本文详细分析了提高塑料粘接附着力的不同表面处理方法。相比较而言，虽然各表面处理技术都存在一定的方法和形式上的差异，但其最终目的都具有一定的共同性，而各方法在实际中也都具有各自的优势，但同时大多数都具有一定的缺陷。因此在实际生产中，客户应该根据实际选择适合自己的表面处理方法。

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