非金屬材料的表面處理方法

非金屬材料的表面處理是指聚乙烯、聚丙烯、聚四氯乙烯等“惰性”塑料的表面處理。這些材料需經(jīng)特殊的化學(xué)處理，使其成為有極性的塑料表面，才能較好粘接。輻射接枝與鈉—萘—四氫呋喃浸蝕為兩種常用處理方法，另外還可用等離子體處理。

用輻射接枝法處理聚四氟乙烯時將聚四氯乙烯浸入某種有機(jī)單體中用鈷同位素(soCo)照射后，在氟塑料表面發(fā)生接枝反應(yīng)，改變了氟塑料的表面狀態(tài)，目前已成熟地應(yīng)用苯乙烯單體、反丁烯二酸單體混合物與聚四氟乙烯塑料進(jìn)行輻射接枝。

鈉—萘—四氫呋喃溶液浸蝕法適合于聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯以含氟共聚物等。處理時首先在二口瓶中放人升華萘(精萘)118~128g，再加入干燥的、除去過氧化物的四氫呋喃1000ml，攪拌溶解后于室溫下慢慢加入23g新鮮的鈉片，一直攪拌到鈉全部溶解為止，得到墨綠色或黑褐色的腐蝕液，約需1~2min整個反應(yīng)過程都在干燥的氮?dú)獗Ｗo(hù)下進(jìn)行，嚴(yán)防氧氣、潮氣影響。處理時，先將含氟材料表面用細(xì)砂打磨，丙酮洗滌，晾干后，于室溫下放在處理液中浸泡1~15min(隨處理液的新舊程度和溫度而定，最好也在防潮、防氧的氣氛中進(jìn)行)，此時表面上產(chǎn)生一層均勻的棕色或棕黑色的膠膜，取出后在丙酮或乙醇中洗滌再用水洗凈。晾干后立即粘接或者放在干燥、避光的地方存放備用，一般在2~3個月內(nèi)均有良好的粘接性能。

除上述兩種方法外，非極性材料還可用放電、等離子體處理等方法處理。等離子體是一種由離子、電子和中性粒子組成的部分電離氣體。等離子體化學(xué)反應(yīng)的主要特征是只在固體材料表面發(fā)生反應(yīng)，等離子體法快速(幾秒一幾百秒)、易控，因此，能有效地改善材料表面濕潤性和粘接性，特別適合聚合物表面改性，是發(fā)展較快的新技術(shù)。具體方法是在用高電壓將稀薄氣體激發(fā)成等離子狀態(tài)的環(huán)境下，于被粘物表面上進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，使表面產(chǎn)生活性基團(tuán)或發(fā)生交聯(lián)，從而提高表面能，改善粘接性能。所用的反應(yīng)物質(zhì)通常為氧、氮、氨、氦等氣體，壓力為1~1000Pa，氣流速度100~1000mL/min。各種材料(FE、PTFE)經(jīng)等離子體處理后接觸角明顯減小，濕潤性改善。等離子體處理PE板后粘接強(qiáng)度顯著提高，選用環(huán)氧樹脂膠黏劑粘接強(qiáng)度可提高10倍左右。

對于非金屬材料的表面處理還可以用以下方法。

①將聚乙烯、聚丙烯、聚異丁烯、聚氯乙烯脫脂后，先用砂布使其粗化，將其置于氧化焰上燒3—5s，連續(xù)三次。再用30％的氫氧化鈉溶液，65~70℃浸漬3~5min，用冷水沖洗，然后用濃硫酸20，水40的溶液活化，65~70℃浸漬5~10min，經(jīng)水洗，再在重鉻酸鉀10，濃硫酸50，水340的溶液中70~75℃氧化5~7min，然后在了70~75℃的熱水中洗滌5~7min，用蒸餾水洗凈后在65~70℃干燥。

②在重鉻酸鈉5，硫酸(d＝1.84g/cm³)100，水8的溶液中于20℃下處理90min，用冷水洗凈后，在室溫干燥。

③在電暈放電活化的干空氣中15min或一氧化氮中10min或濕空氣中5min或氮?dú)庵?min進(jìn)行暴露處理，處理后應(yīng)在15min內(nèi)進(jìn)行粘接。

④對于聚苯乙烯及其改性品種，如ABS和AS等經(jīng)噴砂或砂布打磨脫脂后在鉻酸溶液中60℃下浸漬20min。

⑤尼龍脫脂后在表面涂一層10％的尼龍—苯酚溶液，在60~70℃保持10~15min，然后用溶劑擦凈(或者再在表面涂一層問苯二酚—甲醛底膠)，立即粘接。

⑥對于滌綸薄膜，經(jīng)脫脂后在80℃的氫氧化鈉溶液中浸漬5min，然后在氯化亞錫溶液中浸漬5s。

⑦對于聚甲醛和其他縮醛類聚合物，經(jīng)脫脂后，在120℃下干燥1h，再在對甲苯磺酸)，二氧六環(huán)10，全氯乙烯200的溶液中)20℃浸漬5min。經(jīng)冷水和熱水洗滌后，用熱空氣干燥。

⑧對于聚四氟乙烯及其它碳氟聚合物，脫脂后在氫氧化鈉10，己二烯蜜胺8的溶液中室溫下浸漬30min，然后室溫下晾干。

⑨采用高能射線如鈷—60射線或200nm以下的紫外光，在苯乙烯單體存在下，使氟塑料表面產(chǎn)生輕微降解，在鏈端產(chǎn)生活性中心，形成一層透明的接枝共聚物，用此法處理后顏色不變，電性能不下降。

⑩在含有四丁基鈦酸酯、全氟辛酯和水的溶液中浸漬，使表面形成烷基—鈦—氧和全氟支鏈聚合物的薄膜層。

⑩將精萘128g溶解于1000ml四氫呋喃(或乙二醇甲醚、乙二醇二甲醚、二氧六環(huán))中于3—5℃(嚴(yán)格控制)在攪拌下于2h內(nèi)緩緩加入金屬鈉23g。加完后繼續(xù)攪拌使溶液呈藍(lán)黑色為止。在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，將聚四氟乙烯放人處理5min，然后取出，用冷水沖洗，再用蒸餾水洗凈，暖空氣烘干。本方法穩(wěn)妥可靠，粘接強(qiáng)度高，是目前氟塑料表面處理中用得最多的方法。

⑩將氟塑料脫脂后，表面涂上一層環(huán)氧樹脂膠，在370℃加熱10min，再在400℃加熱5min，使膠層熔人氟塑料表面，然后進(jìn)行粘接。

⑩天然橡膠在濃硫酸中浸漬10~15min，待硬的表回生成后，用蒸餾水洗凈(或先以5％一10％的氨水浸漬5min后再洗凈)，在室溫下干燥。再把橡膠彎折，使表面產(chǎn)生細(xì)裂縫，以增加表面積，提高粘接強(qiáng)度。

⑩合成橡膠先用甲醇擦拭，再在濃硫酸中浸漬10~15min，然后用蒸餾水洗凈。并且反復(fù)彎折，使表面產(chǎn)生細(xì)裂縫。

⑩硅橡膠以木銼適當(dāng)粗化表面后脫脂，再于1%的四氯化硅烷的甲苯溶液中處理10min后晾干?；蛘?，經(jīng)粗化、脫脂后，用5％~10％的鈦酸叔丁酯的二氯乙烷溶液涂刷，在空氣中晾干?；蛘?，經(jīng)粗化、脫脂后，涂一層乙烯基三乙氧基硅烷100，過氧化二苯甲酰5，硼酸0.5溶液。

⑩以木銼適當(dāng)粗化表面后，在乙炔鈉(或乙炔鋰)6，氫氧化銨1000的溶液中于室溫下浸漬數(shù)分鐘，取出水洗，晾干?；蛘?，在進(jìn)行以上化學(xué)方法處驗(yàn)時應(yīng)特別注意的是涂一層烯丙基三乙氧基硅烷后干燥30mm。