聚合物的表面改性 聚合物表面特點(diǎn) 

• 表面能低
• 化學(xué)惰性
• 表面污染
•  

• 弱的邊界層

• 改變表面化學(xué)組成，增加表面能
• 改善結(jié)晶形態(tài)和表面的幾何性質(zhì)
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• **雜質(zhì)或脆弱的邊界層

• 電暈放電處理
• 火焰處理和熱處理
• 化學(xué)改性
• 光化學(xué)改性
• 偶聯(lián)劑處理
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• 等離子體表面改性

   也稱火花處理，放電產(chǎn)生大量的等離子體氣體及臭氧，與聚烯烴表面分子直接后間接作用，使其表面分子鏈上產(chǎn)生羰基和含氮基團(tuán)等極性基團(tuán)，改善表面的黏附性，達(dá)到預(yù)處理的目的。 應(yīng)用： 

   電暈處理可使薄膜潤(rùn)濕性提高，對(duì)印刷油墨等極性物質(zhì)的附著力有顯著的改善，在表面印刷、粘結(jié)、涂層等方面有廣泛的應(yīng)用。

  常用于聚烯烴薄膜的表面處理。

優(yōu)、缺點(diǎn) 

• 優(yōu)：簡(jiǎn)便易行，處理效果好，可連續(xù)生產(chǎn)、易調(diào)控、無(wú)污染 。
• 缺：電暈預(yù)處理后的效果不穩(wěn)定，　　　　　　　　　　　　　　處理后*好立即印刷、復(fù)合、粘結(jié)。

火焰處理和熱處理 

     所謂火焰處理法就是采用一定配比的混合氣體，在特別的燈頭上燒，使其火焰與聚烯烴表面直接接觸的一種表面處理方法；熱處理則是將聚合物暴露在空氣中。

        高聚物表面經(jīng)火焰和熱處理時(shí)，表面可別氧化引入含氧基團(tuán)。
應(yīng)用： 

        工業(yè)上用于處理聚烯烴、聚縮醛、聚對(duì)苯二甲酸乙二酯等。 

優(yōu)、缺點(diǎn)： 

• 優(yōu)：成本低廉
• 缺：易導(dǎo)致基材變形，甚至燒壞產(chǎn)品。所以，目前主要用于聚烯烴制品的表面處理。

化學(xué)改性 

　化學(xué)處理是用化學(xué)試劑浸洗高聚物，使其表面發(fā)生化學(xué)和物理的變化。

化學(xué)改性方法 

• 堿洗含氟聚合物
• 酸洗聚烯烴、ABS和其它聚合物
• 碘處理
• 其它

堿洗含氟聚合物 

• 用液氨中的鈉-氨絡(luò)合物或鈉-萘絡(luò)合物/THF溶液處理含氟高聚物。
• 處理后含氟高聚物的表面張力、極化度、可潤(rùn)濕性都顯著提高。

萘鈉溶液處理具體步驟： 成都森發(fā)橡塑有限公司有售www.seafar.cn

• 1：1（mol）的鈉：萘/THF溶液，在裝有攪拌器及干燥管的三口瓶中反應(yīng)2h直至溶液完全變成暗棕色。
• 將含氟聚合物浸泡其中1-5min，密封，使聚合物表面變黑（深度約1μm）
• 取出用丙酮洗，除去過(guò)量有機(jī)物。
• 用蒸餾水洗凈。

不足：  

• 處理材料表面變黑，影響有色導(dǎo)線的著色。
• 面電阻在高濕下略有下降
• 處理后的表面在陽(yáng)光、加熱下粘結(jié)性能降低。

酸洗聚烯烴、ABS和其它聚合物 

• 工業(yè)中用鉻酸洗液作為清洗液。
• 還可以用：硫酸銨－硫酸銀溶液；雙氧水；高錳酸鉀－硝酸；***；王水等。

鉻酸洗液作用機(jī)理： 

• 鉻酸清洗液主要是**無(wú)定形或膠態(tài)區(qū)，處理后聚合物表面形成復(fù)雜的幾何形狀，使聚合物表面的潤(rùn)濕性和粘合性均大大提高。
• 在ABS表面，鉻酸主要腐蝕丁二烯橡膠粒子，在表面產(chǎn)生許多空穴，造成大量的機(jī)械固著點(diǎn)，有利于噴鍍金屬。

鉻酸處理具體步驟： 

• 重鉻酸鈉（鉀）５份，蒸餾水８份，濃硫酸１００份，配置處理液。
• 將聚烯烴在處理液中浸泡，室溫下浸泡１－１．５ｈ，６６°Ｃ－７１ °Ｃ條件下浸泡１－５ｍｉｎ，８０ °Ｃ－８５ °Ｃ處理幾秒鐘。

不足： 

大量算廢液產(chǎn)生，污染環(huán)境。 
 

光化學(xué)改性 

• 用紫外光照射高聚物表面可引起化學(xué)變化，改進(jìn)聚合物的潤(rùn)濕性和粘結(jié)性。

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• 紫外光應(yīng)用于聚合物表面改性*早可追溯到1883年，當(dāng)纖維素暴露于紫外光和可見(jiàn)光時(shí)，能觀察到發(fā)生了化學(xué)變化。
• 1957年Oster報(bào)道了用紫外光進(jìn)行接枝聚合改性聚合物表面。
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• 近年來(lái)，光化學(xué)改性已從簡(jiǎn)單的表面改性發(fā)展到表面高性能化、表面功能化、接枝成型方法等**技術(shù)領(lǐng)域。

紫外光因其較低的工業(yè)成本以及選擇性使得紫外光接枝受到重視。 
 

偶聯(lián)劑處理 

• 偶聯(lián)劑是一種同時(shí)具有能分別與無(wú)機(jī)物和有機(jī)物反映的兩種性質(zhì)不同的官能團(tuán)的低分子化合物。

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• 1947年Wiff等**次從分子角度解釋了表面處理劑在界面中的狀態(tài)。
• 此后，許多研究者從事偶聯(lián)劑反應(yīng)機(jī)理的研究，證實(shí)偶聯(lián)劑的兩種基團(tuán)分別與無(wú)機(jī)物和樹(shù)脂生成了化學(xué)鍵。
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• 同時(shí)，玻璃纖維增強(qiáng)塑料的發(fā)展又促進(jìn)了各種偶聯(lián)劑的合成和生產(chǎn)。

偶聯(lián)劑種類 

• 硅烷偶聯(lián)劑
• 有機(jī)硅氧化偶聯(lián)劑
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• 鈦酸酯偶聯(lián)劑

應(yīng)用: 

硅烷偶聯(lián)劑的應(yīng)用比較廣泛。

• 改善室溫固化硅橡膠與金屬的粘合
• 增強(qiáng)酚醛樹(shù)脂粘結(jié)砂輪
• 環(huán)氧樹(shù)脂包封云母電容
• 水電站工程中環(huán)氧樹(shù)脂與水泥的耐久性粘合
• 氟橡膠與金屬的粘合
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• 密封玻璃纖維增強(qiáng)尼龍制造耐沖擊的織布梭子

等離子體表面改性 

 等離子體可定義為一種氣體狀態(tài)物質(zhì)，其中含有原子、分子、離子亞穩(wěn)態(tài)和它們的激發(fā)態(tài)，還有電子。而正電荷類物質(zhì)與負(fù)電荷類物質(zhì)的含量大致相等。等離子態(tài)被稱為“物質(zhì)的第四態(tài)”。 
 

等離子體種類： 

• 熱等離子體
• 冷等離子體
• 混合等離子體

在聚合物表面改性中使用的一般是冷等離子體或低溫等離子體。 
 
 

作用機(jī)理： 

   等離子處理可以使聚合物表面交聯(lián)，由于反應(yīng)發(fā)生在聚合物表面，對(duì)本體的損傷不大。反應(yīng)引入極性基團(tuán)可以改善表面的潤(rùn)濕性和與其他材料的粘結(jié)性，對(duì)表面極端惰性的高聚物有明顯的改性效果。 
 

等離子體改性方法 

• 利用非聚合性氣體（無(wú)機(jī)氣體），如Ar、H₂、O₂、N₂、空氣等的等離子體進(jìn)行表面反應(yīng)。
• 利用有機(jī)氣體單體進(jìn)行等離子體反應(yīng)。
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• 等離子體引發(fā)聚合和表面接枝。

應(yīng)用： 

• 表面親、疏水性改性
• 增加粘結(jié)性
• 改善印染性能
• 在微電子工業(yè)中的應(yīng)用
• 在生物*用材料上的應(yīng)用
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• 其它

不足： 

   高聚物表面經(jīng)冷等離子體改性后，其處理效果會(huì)隨時(shí)間的推遲而減退，這一現(xiàn)象稱為退化效應(yīng)。