塑胶粘结问题广泛存在于各个行业。这个问题的主要原因是由于对于许多塑胶来说,其化学性质上的惰性,以及无孔的低表面张力的表面。因此,绝大多数塑胶都是拒水的,具有很差的润湿性。这些特性,尽管对设计工程师来说有很多优点,经常会造成二次组装和装饰的问题,如粘结,印刷,着色等。对于目前的高性能树脂的表面预处理解决了许多粘结问题,同时也增强了粘结的强度。
作为一般的规则,只有在当基材的表面能(达因/厘米)比液体的表面张力大约10达因/厘米时,才能得到可接受的粘结强度。在这种情况下,液体浸湿或黏附在表面。表面张力,表面能度量的指标,由于分子间作用力,借助这种力,所有的液体通过表面的收缩而使得所包含的体积具有最小的表面积。相对于液体的表面张力,如果固体基材的表面能越高,它的可润湿性就越好,接触角也将越小。
处理的程度或质量将受到塑胶表面清洁度的影响。表面必须足够干净已得到最佳的预处理效果。表面的污染,如硅树脂脱模剂,污垢,灰尘,油脂,油膜,和手印等,将会减弱处理效果。材料的纯净度也是一个重要的因素。处理过的塑胶的保质期取决于树脂种类,构成,以及储存区域的环境温度。低分子量成份的比例将会限制处理过的产品的保质期,如抗氧化剂,可塑挤,活络和抗静电成份,着色剂和颜料,稳定剂等。把处理过的表面暴露于更高温度环境,将增加分子链的迁移率。链的迁移率越高,处理效果的老化过程越快。处理过的聚合物链的迁移造成表面处理产生的粘结位离开表面。这些粘结位也许最终会迁移到聚合物表面,所以建议预处理完以后应尽快粘结,镀膜,着色,或油漆。
表面预处理用来提高聚合物的表面能,改善其润湿性和粘结性。多种预处理过程应用在工业处理中,包括射频冷等离子体,电晕处理,火焰等离子体。每一种方法都有自己特定的应用场合,都有自己独特的优势和潜在的缺陷。所有这些处理过程都有一个特点,产生了等离子体,一种极端活跃的气体,由自由电子,正离子,和其他化学成分。在物理学中,这些等离子体产生的机制不同,但是他们对表面润湿性的改善效果是相似的。如果提供足够的能量,固体融化为液体,液体蒸发为气体,气体电离而成等离子体,因此等离子体又称物质第四态。
在等离子体中,自由电子,离子,亚稳态粒子,激发态粒子,和紫外线UV,能够足够高的能量撞击表面,使得绝大多数基材表面的分子键断裂。这就将在聚合物表面产生非常活跃的自由的激发态粒子(自由基)。这些自由基可以形成,铰链,或者在氧气出现时,能在基材表面快速反应形成不同的化学官能团。极性的官能团能够形成和增强粘结性,其中包括羰基C=O,羧基HOOC,过氧化氢物HOO-,和羟基HO-等。甚至在聚合物中掺入少量的反应性官能团就能够非常显著的改善表面特性和可润湿性
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