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等离子体处理聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)能有效提高其粘接性能

文章出处:本站 | 网站编辑:深圳纳恩科技有限公司| 发表时间:2022-10-19
聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)塑料性能优良,成本低,故其薄膜、片材被广泛应用于各行各业中。很多情况下,PP和PE等塑料制品还需经过粘接等二次加工。塑料复合层板的出现对于轿车、航空航天器、电子装备轻量化以及吸震减振等功能要求具有重要的意义。如何获得表面极性高、粘接性能好的PP和PE塑料,以保证不同材料间具有足够的粘接强度,这是一个重要的技术要求。但是非极性塑料PP和PE,表面能比较低,粘接时会遇到困难。
低温等离子体处理
低温等离子体技术具有操作简便、清洁、高效等优点,能满足环境保护的要求,处理时间短,效率高。并且等离子体表面处理仅限于距离表面几nm到数百nm范围内,界面物性可以得到显著改善,但材料本体不受影响。这些优点使低温等离子体技术成为改善塑料粘接效果的一个有效方法。如果采用反应型的等离子体,等离子体可能与PP和PE表面发生化学反应,引入大量的含氧基团,改变其表面活性。采用非反应型等离子体,可以通过表面交联和刻蚀作用,改善材料的表面能和表面的接触角。等离子体处理可以使聚乙烯和聚丙烯等塑料产品表面改性。

PP塑料和PE塑料经过等离子体处理后,使用湿固化单组分聚氨酯进行混合粘接,经测试发现剪切强度显著增加。等离子体高能粒子撞击材料表面时,电子能量在5-10ev之间,等离子体高能粒子将自身的能量传递给表层分子,使聚合物中的分子键断裂,继而发生刻蚀、交联、化学反应等一系列的变化,从而改变塑料片材的表面化学组成和性质。

通过扫描电镜(SEM)能够清晰地看到等离子体处理前后的材料形貌的变化情况。表面形貌变化,主要为刻蚀作用的效果。未处理样品的表面比较平滑,而样品经等离子体放电处理后表面变得疏松,出现了大量泡状物质。塑料表面粗糙程度提高,从而使接触角减小,塑料表面的毛细效应提高。另外,一般经O2,N2,Ar,H2,CO,NH3等离子体处理后的聚合物与空气接触时,聚合物表面的活性自由基会在它的表面引入-COOH,-C=O,-NH3和-OH等含氧或含氮的极性基团。它们有较强的反应活性,可以通过这些基团与其他化合物反应,引入需要的官能团使聚合物表面实现功能化。经过等离子体处理后的PP(PE)的表面性能得到了改善,从而提高了PP和PE混合粘合体的剪切强度。

聚丙烯和聚乙烯是非极性物质,粘接时其剪切强度比较小。为了克服这一困难,可以使用等离子体处理PP和PE塑料表面,塑料表面粗糙度增大、刻蚀程度增加,而且为塑料表面引入了大量极性基团。塑料表面活化,从而使塑料表面浸润性大大提高,PP和PE塑料的混合粘合体的剪切强度大幅提高。

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