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聚丙烯的表面改性

发布日期:2013-11-08 来自:全球塑胶网

在使用固体材料时,材料的各种性能不仅与本体性质有关,有时与材料的表面性能密切相关,例如,当涉及到吸附、粘接、摩擦、表面导电、表面硬度等场合时,表面性能往往起关键作用。聚合物材料存在大量的表面和界面问题。如表面的粘接、耐蚀、染色、吸附、耐老化、耐磨、润滑、表面硬度、表面电阻以及表面引起的对力学性能的影响等。聚合物表面有弱边界层(WBL层),其表面能低、化学惰性、表面污染等影响表面的粘附、印刷以及其他应用。对聚合物表面研究目前已成为一个独立的研究分支,为了适应现代化社会对材料多功能化的需求,常常要对聚合物表面进行改性。

聚丙烯塑料具有性能优良、成本低廉等优点,其薄膜、片材及各种制品在日常生活中得到了大量应用,在使用过程中,为了改变其外观质量及内在质量,不可避免地会遇到各种材料之间的粘接问题以及涂饰或印刷等问题。但聚丙烯这种材料表面惰性高,若不进行表面改性,很难进行粘接、涂饰或印刷。因此,人们对聚丙烯的表面改性进行了深入的研究。

(1)聚丙烯的表面特性聚丙烯是一种难粘高分子材料,其表面有如下特性。

①表面能低,临界表面张力只有(31~34)×10-4N/cm。因而其水接触角大,印墨、胶粘剂、涂饰剂不能充分润湿基材,从而不能很好地粘附在基材上。

②聚丙烯属于非极性高分子,印墨、胶粘剂、涂饰剂在非极性高分子表面只能形成较弱的色散力,不能产生更强的相互作用,因而粘附性差。

③聚丙烯结晶度高,化学稳定性好,溶胀或溶解都十分困难。当印墨、胶粘剂、涂饰剂涂在聚丙烯表面后,很难发生高聚物分子链问的互相扩散或缠结,因而不能形成较强的粘附力。

④聚丙烯表面存在弱边界层,这种弱边界层来自聚合及加工过程中所带入的杂质、聚合物本身的低分子成分、加入的各种助剂以及储运过程中所带入的污染等。这种弱边界层的存在造成了材料表面粘附性差,不利于印刷、复合、粘结、涂饰等后加工过程。

(2)聚丙烯表面改性方法简介  为了改善聚丙烯的表面性质,通常需要解决下面几个问题:

①在聚丙烯材料表面的分子链上引入极性基团;

②提高材料的表面能;

③提高材料的表面粗糙度;

④消除制品表面的弱边界层。

聚丙烯的表面改性方法通常可分为化学改性和物理改性。化学改性是指用化学试剂处理聚丙烯材料表面,使其表面性质得到改善的方法。化学改性包括:酸洗、碱洗、过氧化物或臭氧处理等。物理改性是指用物理技术处理聚丙烯材料表面,使其表面性质得到改善的方法。物理改性目前应用最为广泛,包括等离子体表面处理、光辐射处理、火焰处理、力化学处理、涂覆处理及加入表面改性剂等方法。