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摘 要：對難粘塑料如聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯等的表面處理技術進行了綜述。
    關鍵詞：難粘塑料；表面處理；

綜述
    難粘塑料包括聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）等聚烯烴和聚四氟乙烯、氟塑料46等含氟類高分子材料。這些材料很難用膠粘劑很好地粘接，只有通過特殊的表面處理才能達到較好的粘接效果。然而這些難粘塑料常常具有其他高分子材料所不具有的優點，如聚乙烯等聚烯烴類塑料，它們的成本低廉，性能優良，易于加工成各種型材，所以被廣泛地應用于日常生活中；而聚四氟乙烯俗稱塑料王，是綜合性能非常優良的塑料，有的耐熱、耐寒和耐化學腐蝕性，被廣泛應用于電子行業及一些領域。 正因為這些難粘塑料有如此廣泛的應用，使得它們的表面處理技術顯得尤為重要，多年來，研究人員從表面改性出發，進行了多方面的研究，積累了很多的方法。

    難粘塑料難粘的原因

    難粘塑料之所以難粘，有很多方面的原因，總結如下：
    潤濕能力差
    一般膠粘劑在未固化前都呈流動態，粘接過程是膠液在粘接件表面浸潤，然后固化的過程，對粘接來說，潤濕接觸是粘接的首要條件。液體與固體接觸，其潤濕程度可用接觸角表示，幾種塑料的表面特征數據見表1。從表1可以看出水對它們的接觸角都比較大，表面張力小，接著能不大，潤濕能力就差，比較難粘。
表1,幾種塑料表面特征數據


水對其接觸角 臨界表面張力 接著能
塑料名稱 ／° ／μN.cm-1 /μN.cm-1
氟塑料46 115 178 420
聚四氟乙烯 114 185 431
聚乙烯 88 310 752
聚丙烯 78 342 798
　　　 　　　 　　　 　 　 　　 　　　 　　　　　 　 　　 　　 　　　 　　　　 　　　 　　 　　
    結晶度高
    這幾種難粘塑料都是高結晶度物質，所以化學穩定性好，它們的溶脹和溶解都比非結晶高分子困難，當與溶劑型膠粘劑粘接時，很難發生高聚物分子鏈的擴散和相互纏結，不能形成很強的粘附力。
    是非極性高分子
    聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯等都是非極性高分子，它們的表面只能形成較弱的色散力，而缺少取向
力和誘導力，因而粘附性能較差。
    存在弱的邊界層
    這些高聚物難粘除了結構上的原因外，還在于材料表面存在弱的邊界層。這種弱的邊界層來自聚合加工過程中所帶入的雜質，聚合物本身的低分子成份，加入的各種助劑以及儲運過程中所帶入的污染等。這種弱邊界層的存在大大降低了接頭的粘接強度。


    難粘塑料表面處理方法


    化學法
    化學法處理難粘塑料，主要是通過處理液與高分子材料發生強氧化或腐蝕作用，使塑料表面的分子被氧化或扯去部分分子，這樣一來在材料表面就導入了羰基、羧基、磺酸基等極性基團，增加了表面與膠的粘附性，同時由于扯掉了一些分子，使得表面粗糙度增加。綜合起來，改善了它們的非極性及浸潤性，增加了粘附性。這是目前研究的方法中效果較好、比較經典的方法，但也存在一些明顯的缺點。比如處理過的被粘物表面變暗或變黑，在高溫環境下表面電阻降低、暴露在光照下膠接性能大大下降，使得此法的應用受到很大限制。常用的處理聚烯烴的處理液有：鉻鹽硫酸法、過硫酸法。常用的處理氟塑料的處理液有氯磺化法、鈉—萘腐蝕法等。
    熔融法
    此法的基本原理是：在高溫下，使難粘塑料表面的結晶形態發生變化，嵌入一些表面性能高、易粘合的物質，如二氧化硅、鋁粉等，這樣冷卻后就會在塑料表面形成一層嵌有可粘物質的改性層，由于易粘物質的分子進入塑料表層的分子中，破壞它相當于分子間破壞，所以粘接強度很高，此法的優點是：耐候性、耐濕熱性比其它方法顯著，適于戶外使用。不足之處是在高溫條件下，一些塑料會放出有毒物質，而且塑料不易保持形狀。
    低溫等離子體法
    低溫等離子體是低氣壓或常壓放電（輝光、電暈、高頻、微波）產生的電離氣體，在電場作用下，氣體中的自由電子從電場獲得能量成為高能量電子，這些高能量電子與氣體中的分子、原子碰撞，如果電子的能量大于分子或原子的激發能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碳—碳或其它碳鍵的鍵能，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。如果采用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的氧基團，使其表面分子鏈上產生極性，表面張力明顯提高，即使是采用非反應型的Ar等離子體，也能通過表面的交聯和蝕刻作用引起的表面物理變化而明顯地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、控制容易，目前已被廣泛地應用于聚烯烴塑料的粘接表面預處理。但此法所用設備價格較高，且處理后的效果不穩定，需要當即粘接。
    氣體熱氧化法
    難粘塑料表面經空氣、氧氣、臭氧之類的氣體氧化下，其表面粘接性能得到改善，尤其是臭氧法，基本不受材料中抗氧劑的不良影響，還可以在空氣中添加某種促進劑，如添加某些含N絡合物，二元羧酸以及有機過氧化物等。氣體氧化法工藝簡單，處理*，沒有公害，特別適用于聚烯烴的表面處理。但此法要求有與材料尺寸相當的鼓風烘箱或類似的加熱設備，這樣就使它的應用受到一定程度的限制。 2．5 輻射法 將難粘塑料膜置于一些可聚合的單體如苯乙烯、反丁烯二酸、甲基丙烯酸酯等中，用Co—60輻射，使單體在難粘塑料膜的表面發生化學接枝聚合，從而使難粘高分子材料表面形成一層易于粘接的接枝聚合物，接枝后表面變粗糙，粘接表面積增大，粘接強度提高。這種方法的優點是操作簡單、處理時間短、速度快，但改性后的表面耐久性差，且Co—60輻射源對人傷害較大。
    用ArF做激元的激光器處理法
    這是目前國外采用的新方法。以日本都市大學Murhara教授的研究小組有代表性。它的基本原理是用激光器照射某物質，使它與難粘高分子材料的表層發生反應，其一，可使該物質與膜表面發生基團反應，引進易粘合的物質；其二，可使膜表層形成自由基，引發單體與其形成接枝共聚物，這樣就可達到改善粘接強度的目的。這種方法的優點是簡便、安全，還可以根據實際需要對難粘塑料的表面進行有選擇的改性：如選擇[B（CH3）3]3做反應物質，則改性后的表面是親油性的，而選擇NH3、B2H6、N2H4或H2O2等做反應物質，則改性后的表面是親水性的，選擇芳香族化合物，則改性后的表面是油溶性的。
    綜上所述，各種處理方法都是針對難粘塑料難粘的原因來改善難粘塑料的表面極性，降低接觸角，提高表面能及制品表面的粗糙度，消除制品表面的弱界面層，以提高難粘材料的粘附性能和粘接強度，使難粘材料不再難粘。對于這些表面處理技術，我們應該掌握，靈活運用，達到*處理效果。