等離子清洗對塑料表面粘接性能的提升
文章出處：等離子清洗機廠家 | 深圳納恩科技有限公司| 發表時間：2022-10-17
塑料制品的粘接與涂裝集成，具有質輕、強度大、耐腐蝕、易加工等特點，同時具有節約能量，節省原料，增加功能，延長材料壽命的優點，成為包裝、建材、農業、汽車、航空航天、電子電氣、醫療衛生等領域進行技術變革，促進技術進步和開發高科技產品必不可少的新材料。目前，塑料的粘接與涂裝技術發展很快，但也存在有些制約塑料領域發展的問題:品種眾多，結構和表面狀況差異較大，膠接結構差異化很大，同時面臨環保問題的挑戰，導致膠接產品開裂、脫層、泄漏、環境污染發生。因此，高效表面處理技術，與不同塑料結構相匹配的專用膠粘劑開發，自粘接和在線聚合技術，環保膠粘劑與過程控制等將成為塑料粘接領域的重要技術發展方向。
塑料的粘接強度不僅取決于粘接材料，更重要的是其界面處理。塑料需要具備一定的表面張力，并且其表面張力要大于膠粘劑的表面張力。然而，實際上絕大多數塑料材料的表面張力很低，因此，必須采用合適的表面預處理技術來提高塑料的表面張力。
塑料粘接對象
塑料/塑料、塑料/橡膠、塑料/彈性體、塑料/功能涂層
塑料/金屬、塑料/無機非金屬材料、
塑料/木材、塑料/紙
部分塑料材料的典型表面能（達因值）
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序號 |
材料品種 |
表面能，dynes/cm |
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1 |
PP |
29-30 |
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2 |
PE |
31-33 |
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3 |
PVC，PMMA |
39 |
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4 |
PS，HIPS |
33 |
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5 |
ABS |
36 |
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6 |
PET、PBT |
41-42 |
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7 |
Nylon |
43 |
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8 |
PU |
29 |
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9 |
PTFE |
18-26 |
表面處理方式的選擇
塑料粘接選擇處理方法時，需要綜合考慮相應材料的化學特性、聚合物鏈段結制品的形態以及應用領域的特殊要求。高可靠性的粘接通常需要更多的表面處理。
PP和PE等聚烯烴材料，表面能很低，通常只有30-34達因。要實現良好的粘接，一般要求表面能不低于40達因。粘接試驗表明，PE在等離子清洗后粘接強度可提高10倍。經過同樣處理，PP在等離子清洗后粘接強度約會提高200倍。
塑料的表面能越低，需要的處理越多。有些聚合物具有較低的表面能，也可以直接用溶劑粘接，如ABS、PC、PS和PVC等。而對于那些抗溶劑材料，如POM、PPO、PPS以及其他含有苯環的聚合物，通常需要表面氧化處理或打毛。對于粘接更困難的材料如PA和聚酰亞胺通常需要表面蝕刻處理才能粘接。
利用等離子清洗塑料表面是塑料表面處理最有效的辦法
等離子體是一種氣體狀態的物質，其中含有原子、分子、離子亞穩態和它們的激發態，還有電子。而正電荷類物質與負電荷類物質的含量大致相等。低溫等離子體是低氣壓放電產生的電離氣體，在電場的作用下，氣體中的自由電子從電場中獲得能量成為高能量電子，這些電子與氣體中的分子、原子碰撞，當電子的能量大于分子或原子的激發能時就會產生激發分子或激發原子自由基、離子和具有不同能量的輻射線，低溫等離子體中的活性粒子具有的能量一般都接近或超過C—C或其他碳鍵的鍵能，因此能與導入系統的氣體或固體表面發生化學或物理的相互作用。如反應型的氧等離子體，可能與高分子表面發生化學反應而引入大量的氧基團，使其表面分子鏈上產生極性，表面張力明顯提高。并且也能通過表面的交聯和蝕刻作用引起表面物理變化而改善聚合物表面的接觸角和表面能，這種表面處理法的優點是處理時間短、速度快、操作簡單、容易控制，目前已被廣泛地應用于高分子塑料的表面預處理。
低溫等離子清洗目前有兩種方式，靜態腔式負壓和開放式常壓低溫等離子清洗。采用N2、NH3、O2、SO2等氣體處理高分子材料，可以改變表面的化學組成，引入相應新的官能基團:-NH2、-OH、-C00H、-SO3H等。這些官能團可使聚乙烯，聚丙烯，聚苯乙烯、UHMWPE等這些完全惰性的基材表面變成官能化，可以提高表面極性，浸潤性，反應性，極大地提高了其使用價值。不同塑料材料經低溫等離子體處理后，表面能和粘接強度大幅度提高。
塑料表面進行等離子清洗其主要目的為改善塑料表面的親水疏水性、提高難黏塑料的黏合度。等離子清洗可以使塑料制件粘接表面的表面質量顯著提升，達到甚至超過機械打磨法所獲得的粘接強度，從而可以克服打磨方法或可剝布法受人工因素影響較大、難以實現連續化生產、生產效率較低且同時會產生較多的工業垃圾等缺點，因此等離子清洗技術是取代傳統處理方法的最佳選擇之一。
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