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提高PE与PP板卷材表面粘接性能的途径

2015/11/17 17:50:30

    聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)性能优良,成本低,故其薄膜、片材及各种注射成型制品被广泛应用于各行各业中。很多情况下,这些制品还需经过粘接、电镀、涂饰、印刷等二次加工。金属/ 塑料/ 金属复合层板的出现及其对于轿车、航空航天器、电子装备轻量化和隔热、吸震减振等功能要求的重要意义,提出了如何获得表面极性高、粘接性能好的PE和PP板卷材的问题,以保证金属板料与塑料板卷材间具有足够的粘接强度。
  1 PE和PP板卷材表面改性处理的目的。已经知道,粘接界面上的作用力有三类:一为静力,如机械啮合作用和摩擦作用所产生的力;二为粘接界面上分子间作用力,当粘接剂与被粘材料接近到0.3-0.5nm时,将由色散、偶极和氢键等作用产生范德华力;三为化学键力,当粘接剂与被粘材料接近到0.1-0.3nm时,发生化学反应形成化学键,而且粘接强度抵抗介质腐蚀的能力主要取决于化学键力。 而对于PE与PP材料,它们具有以下特点。

(1)PE和PP仅由碳氢原子组成,是非极性或弱极性高分子材料。

(2)表面能低,临界表面张力只有约31×10-3N/ m。

(3)结晶度高,化学稳定性较好。而且常用的成型加工方法都会导致表面层分子定向排列,增加分子的结晶度。因此,各类粘接剂等作用于其表面时难以发生高分子链和链段的扩散与缠结,从而不能形成较强的粘接力。

(4)PE与PP本身含有低相对分子质量组分,而且在加工过程中还加入了各种添加剂。在成型过程中,这些小相对分子质量物质将向表面汇聚,再加上环境污染,将形成强度低的弱边界层。因此,根据粘接力的产生以及PE与PP的特点,对其进行改性处理的主要目的是: (1)使PE与PP带上极性基团而使板卷材表面极性化。这有三方面的作用,一是表婊钚院捅砻婺芴岣撸窃黾恿艘蚣曰诺囊攵姆肿蛹渑技饔昧Γ窃黾恿苏辰蛹劣胍氲募曰旁谡辰咏缑嫔闲纬苫Ъ目赡苄浴?(2)提高表面能。这主要是由于表面能极性分量的增加,改善了粘接剂与PE和PP表面的润湿性,为粘接界面上分子间紧密接近而获得最大的分子间作用力和化学作用力创造了条件。同时排除了PE与PP表面吸附的气体,减少了粘接界面上的空隙率,为获得最大的机械啮合作用提供了条件。 (3)除去表面的弱边界层,使表面能增加,也避免了粘接后力学性能差的弱边界层的影响。 (4)提高表面粗糙度。增强了粘接界面上的机械啮合作用,同时为粘接界面上分子间物理作用和化学作用提供了更大的面积。
  2 改性处理方法、基本原理及改性后的粘接特性 为了获得表面极性高、粘接性能好的PE和PP板卷材,可以采用两种途径:一是对PE和PP板卷材进行表面处理,在其表面层形成极性基团或极性单体;二是先将高极性的PE、PP接枝物或高分子表面改性剂与PE、PP混合,再用挤出等方法制造板卷材。

本文由厦门PP板加工提供

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