工艺技术│塑料表面处理技术探讨

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，而需要首先进行表面处理。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。