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塑料制品的表面处理技术

发布时间:2022/6/14
塑料制品的表面处理技术
  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,因丽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,已有多种处理技术被开发出来,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、喷砂处理、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。
  由于大部分塑料表面能低,许多表面处理方法,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。
  1.结构影晌与关键问题
  PP和PE等聚烯烃材料,表面能很低,通常只有(3.0~3.4)×10—4N。要实现良好的粘接,一般要求表面能不低于4.0×10—4N。粘接试验表明,PE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。 PP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处理效果如此显著,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(一CHs),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粘接性能与极性也会因为羧基的存在而显著改善。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。
  2.涂层、镶层被覆处理塑料制品的表面处理主要包括涂层被覆处理和镀层被覆处理。一般塑料的结晶度较大,极性较小或无极性,表面能低,这会影响涂层被覆的附着力。由于塑料是一种不导电的绝缘体,因此不能按一般电镀工艺规范直接在塑料表面进行镀层被覆,所以在表面处理之前,应进行必要的前处理,以提高徐层被覆的结合力和为镀层被覆提供具有良好结合力的导电底层。
  (1)涂层被覆的前处理 前处理包括塑料表面的除油处理,即清洗表面的油污和脱模剂,以及塑料表面的活化处理,目的是提高涂层被覆的附着力。
  ①塑料制品的豫油 与金属制品表面除油类似,塑料制品除油可用有机溶剂清洗或用含表面活性剂的碱性承溶液豫油。有机溶剂除油适用于从塑料表面清洗石蜡、蜂蜡、脂肪和其他有机性樗葫,所用的有机溶剂应对塑料不溶解、不溶胀、不龟裂,其本身沸点低,易挥发,无毒且不燃。碱性水溶液适用于耐碱塑料的除油。该溶液中含有苛性钠、碱性盐以及各种表面活性物质。最常用的表面活性物质为OP系列,即烷基苯酚聚氧乙烯醚,1它不会形成泡沫,也不残留在塑料表面上。
  ②塑料制品表面的活化 这种活化是为了提高塑料的”表面处理。帮袭塑料表面生成一些极性基或加以粗化,以使涂料更易润湿和吸附手制表面活化处理的方法很多,如化学品氧化法、火焰氧化法、溶剂蒸气浸蚀法和电晕放电氧化法等。其中最广泛使用的是化学品氧化处理法,此法常用的是铬酸处理液,其典型配方为重铬酸钾4.5%、水8.0%、浓硫酸(9160A以上)87.5%。
  有的塑料制品,如聚苯乙烯及ABS塑料等,未进行化学品氧化处理时也可直接进行涂层被覆。为了获得高质量的涂层被覆,也有用化学品氧化处理的,如ABS塑料在脱脂后,可采用较稀的铬酸处理液浸蚀,其典型的处理配方为铬酸4209/L、硫酸(相对密度1.83)200mL/L。
  用铬酸处理液浸蚀的优点是无论塑料制品韵形状多复杂,都能处理均匀,其缺点是操作有危险,并有污染问题。
  (2)镀层被覆的前处理 镀层被覆前处理的目的是提高镀层与塑料表面的附着力和使塑料表面形成导电的金属底层。前处理的工痔主要有机械粗化、化学除油、化学粗化、敏化处理、活化处理、还原处理和化学镀。其中前三项是为了提高镀层的附着力,后四项是为了形成导电的金属底层。
  ①机械粗化和化学粗化机械粗化和化学粗化处理是分别用机械的方法和化学的方法使塑料表面变粗,以增加镀层与基体的接触.匾积。一般认为,机械粗化所能达到的结合力仅为化学粗化的10%左右。
  ②、化学除油 塑料表面镀层被覆前处理除油的方法与涂层被覆前处理除油方法相同。
  ③敏化 敏化是使具有一定吸附能力的塑料表露上吸附一些易氧化的物质,如二氯化锡、三氯化钛等。这些被吸附的易氧化物质,在活化处理时被氧化,而活化剂被还原成催化晶核,留在制品表面上。敏化的作用是为后续的化学镀覆金属层打基础。
  ④活化活化是用催化活性金属化合物的溶液,对经过敏化的表面进行处理。其实质是将吸附有还原剂的制品浸入含有贵金属盐的氧化剂的水溶液中,于是贵金属离子作为氧化剂就被还原,还原了的贵金属呈胶体状微粒沉积在制品表面上,它具有较强的催化活性。当将此种表面浸入化学镀溶液中时,这些微粒就成为催化中心,使化学镀覆的反应速度加快。
  ⑤还原处理经活化处理和用清水洗净后的制品在进行化学镀之前,用一定浓度的化学镀时所用的还原剂溶液将制品浸渍,以便将来洗净的活化剂还原除净,这称为还原处理。化学镀铜时用甲醛溶液还原处理,化学镀镍时用次磷酸钠溶液还原处理。
  ⑥化学镀 化学镀的目的是在塑料制品表面生成一层导电的金属膜,给塑料制品电镀金属层创造条件,因此化学镀是塑料电镀的关键性步骤。
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