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​难粘塑料低温等离子体表面处理

发表时间: 2020-12-31 09:44:58

作者: 深圳市金徕技术有限公司

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难粘塑料主要是指聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)等聚烯烃和聚四氟乙烯(PTFE)、全氟乙丙烯(FEP)等含氟类塑料。这类塑料通常具有其它高分子材料所不具有的优点,如PE等聚烯烃类塑料成本低廉、性能优良,易于加工成各种型材,所以被广泛地应用于日常生活中;而PTFE俗称塑料王,是综合性能非常优良的塑料,有极好的耐热、耐寒和耐化学腐蚀性,被广泛应用于电子行业及一些尖端领域。但是,难粘塑料表面呈化学惰性,若不经特殊的表面处理很难通用胶粘剂进行粘接。

难粘的原因

结晶度高

难粘塑料分子链结构规整,结晶度较高,化学键定性好,它们的溶胀和溶解都比非结晶高分子困难,当与溶剂型胶粘剂粘接时,很难发生高聚物分子链的扩散和相互缠结,不能形成很强的黏附力。

表面能低和润湿能力差

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)、被粘材料表面张力、胶粘剂表面张力及被粘材料与胶粘剂间的表面张力。

分子链呈非极性

PE分子链不带任何极性基团,是非极性高分子;PP分子结构单元中有-CH3但-CH3是非常弱的极性基团,所以PP基本上属于非极性高分子;PTFE等氟塑料,因结构高度对称,也属非极性高分子。胶粘剂吸附在这些难粘塑料表面只能形成较弱的色散力,而缺少取向力和诱导力,因而黏附性能较差。

存在较弱的边界层

难粘塑料难粘除了结构上的原因外,还在于材料表面存在弱的边界层。这种弱的边界层来自聚合物本身的低分子成分,聚合加工过程中所加入的各种助剂,以及加工和储运过程中所带入的杂质等。这类小分子物质容易析出、汇集于塑料表面,形成强度很低的薄弱界面层,这种弱边界层的存在大大降低了塑料的粘接强度。

低温等离子表面处理原理
低温等离子体是低气压放电(辉光、电晕、高频和微波等)产生的电离气体,在电场作用下,气体中的自由电子从电场获得能量成为高能量电子。这些高能量电子与气体中的分子、原子碰撞,如果电子的能量大于分子或原子的激发能就会产生激发分子或激发原子自由基、离子和具有不同能量的辐射线,低温等离子体中的活性粒子(可以是化学活性气体、惰性气体或金属元素气体)具有的能量一般都接近或超过C-C键或其他含C键的键能。通过离子轰击或注入聚合物的表面,产生断键或引入官能团,使表面活性化以达到改性的目的。

低温等离子体表面处理的主要形式

表面活化

在等离子体作用下,难粘塑料表面出现部分活性原子、自由基和不饱和键,这些活性基团与等离子体中的活性粒子接触会反应生成新的活性基团。但是,带有活性基团的材料会受到氧的作用或分子链段运动的影响,使表面活性基团消失,因此经等离子体处理的材料表面活性具有一定的时效性。

表面刻蚀

在等离子体的作用下,材料表面的一些化学键发生断裂,形成小分子产物或被氧化成CO、CO2等,这些产物被抽气过程抽走,使材料表面变的凹凸不平,粗糙度增加

表面聚合

在使用有机氟、有机硅或有机金属等作为等离子体活性气体时,会在材料表面聚合产生一层沉积层,沉积层的存在有利于提高材料表面的粘接能力。

表面枝接

在等离子体对材料表面改性中,由于等离子体中活性粒子对表面分子的作用,使表面分子链断裂产生新的自由基、双键等活性基团,随之发生表面交联、接枝的反应。

难粘塑料低温等离子体表面处理有如下优点:1?、改性仅发生在材料的表面层不影响基体固有性能。且处理均匀性好;2、作用时间段,温度低,效率高;3,对所处理的材料无严格要求,具有普遍适应性;4?不产生污染,无需进行废液、废气的处理,节省能源,降低成本;5?工艺简单,操作方便。

​难粘塑料低温等离子体表面处理
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