等離子清洗可有效增強(qiáng)UV涂料與塑料的粘合性

　　UV涂層能夠?yàn)楫a(chǎn)品帶來(lái)更具吸引力的外觀(guān)，并且UV涂層為塑料零件制造商提供了許多好處，包括提高性能、增強(qiáng)外觀(guān)和各種工藝優(yōu)勢(shì)、快速成膜，然而提供了這些好處，使用UV涂層時(shí)表面附著力的難題也隨之而來(lái)。由于這些涂層通常很少或根本不含溶劑，因此實(shí)現(xiàn)粘合更具有挑戰(zhàn)性。常規(guī)的解決辦法是利用化學(xué)處理，或使用UV底涂劑來(lái)解決粘附上出現(xiàn)的問(wèn)題，目的是增強(qiáng)材料表面的附著力，增強(qiáng)粘結(jié)力。我們通過(guò)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，常壓等離子體提供了一種特別有效的手段，對(duì)于提高UV固化涂料對(duì)各種塑料材料的粘附力。
 

　　首先，與傳統(tǒng)的熱烘烤和固化相比，紫外線(xiàn)固化是一個(gè)非?？焖俚倪^(guò)程。UV涂層的另一個(gè)吸引人的特點(diǎn)是其持久的表面性能，顯著的是良好的耐刮性和抗損傷性。這些堅(jiān)硬的表面特性使得紫外光固化涂料在硬木地板、光學(xué)涂料和CD/DVD涂料等應(yīng)用中的普及。
 

　　UV涂料因其環(huán)保效益而受到環(huán)境監(jiān)管機(jī)構(gòu)的關(guān)注。粉末涂料幾乎不排放揮發(fā)性有機(jī)化合物和有害空氣污染物，但也不含溶劑。然而，溶劑的缺乏使黏著更加困難，大多數(shù)粉末施涂者在粉末涂層之前大量投資于化學(xué)預(yù)處理?？傊?，UV涂層在許多方面為用戶(hù)提供了誘人的好處，同時(shí)也給正確黏著帶來(lái)了巨大的障礙?？焖俟袒透呓宦?lián)密度導(dǎo)致機(jī)械應(yīng)力。這些應(yīng)力加上沒(méi)有溶劑，減少了成功粘合的機(jī)會(huì)。UV固化涂層雖然可以提供所需的性能，但不能粘附在零件上。與傳統(tǒng)涂層相比，UV固化涂層需要更高的表面能來(lái)獲得足夠的性能。
 

　　首先，我們總結(jié)一下常用的提高表面性能的方法，下一步我們重點(diǎn)介紹常壓等離子體清洗增強(qiáng)UV涂層粘附力的新研究結(jié)果。
 

　　有幾種方法可以改善涂層與塑料基材的粘合性。這些措施包括修改基材的成分，重新配方化涂層，向工藝中添加促粘劑，再涂一層底漆，或使用火焰或等離子表面處理提高基材表面的能量水平。塑料表面上的污染物會(huì)限制粘附力。這些污染物可能是塑料外部的，如土壤、脫模劑或油性指紋?；蛘?，當(dāng)材料遷移到表面時(shí)，污染物可能來(lái)自塑料內(nèi)部。一種常見(jiàn)的方法是找到合適的清潔劑，如溶劑來(lái)去除它們。用溶劑手動(dòng)擦拭零件會(huì)對(duì)工人的安全造成影響，因?yàn)榻佑|有害或腐蝕性清潔劑和溶劑以及這些清潔劑排放的有害物質(zhì)可能很危險(xiǎn)。手工處理也很費(fèi)時(shí)。對(duì)于高速處理，如果污染物殘留很薄，使用自動(dòng)去除方法(如等離子體去除)可能更加具有成本效益。
 

　　提高粘合力的有效方法是改變塑料的表面化學(xué)性質(zhì)。構(gòu)成聚合物表面大部分的飽和碳?xì)浠衔镆彩窍鄬?duì)惰性的，與涂層中的活性物質(zhì)幾乎沒(méi)有親和力。等離子體處理通過(guò)改變表面的碳?xì)浠衔锘瘜W(xué)來(lái)提高表面和涂層之間的粘合性。粘合要求在涂層塑料界面上施加強(qiáng)大的力，以促進(jìn)粘合。等離子體可以用來(lái)顯著增加這種表面能。等離子體用親水性和疏水性物質(zhì)取代飽和烴。利用氧氣來(lái)創(chuàng)造功能，可以增加表面的濕潤(rùn)性。在戶(hù)外等離子體中產(chǎn)生的離子、電子和自由基以足夠的能量撞擊塑料表面，從而在大多數(shù)塑料基板的表面上分裂分子鍵。這種分解產(chǎn)生自由基，在氧存在下快速反應(yīng)形成官能團(tuán)，包括羰基(C=O)、羧基(HOOC)、過(guò)氧化氫(HOO-)和羥基(HO-)。即使是相對(duì)少量的這些反應(yīng)性官能團(tuán)，對(duì)提高粘附力也非常有益。等離子體處理對(duì)UV涂層粘附的有益影響已在以往的研究中已經(jīng)得到證實(shí)。例如，常壓等離子對(duì)提高汽車(chē)內(nèi)飾用聚酰胺筋膜粘合力的影響。等離子處理對(duì)涂層生物醫(yī)學(xué)設(shè)備的有益效果，等離子可以消除對(duì)塑料進(jìn)行紫外線(xiàn)固化應(yīng)用的動(dòng)力清洗和粘合促進(jìn)劑的使用。
 

　　20世紀(jì)90年代后期商業(yè)化的UV粉末涂料的出現(xiàn)，將粉末涂料的應(yīng)用范圍從傳統(tǒng)金屬制品擴(kuò)展到使用熱敏性基材(如塑料和木材)的市場(chǎng)。UV粉末結(jié)合了粉末涂料的成本效率，耐久性和環(huán)境友好性，以及UV交聯(lián)提供的更快的速度和更低的溫度使得UV固化粉末涂料在一系列應(yīng)用中表現(xiàn)出非常不錯(cuò)的效果，但也認(rèn)識(shí)到實(shí)現(xiàn)材料粘附的難度。
 

　　改善粘合性的替代方法，例如重新配制涂層或塑料，是昂貴且耗時(shí)的。其他技術(shù)，例如手動(dòng)溶劑清洗，對(duì)于高速自動(dòng)化過(guò)程是不切實(shí)際的，并且要求工人處理經(jīng)常有害的溶劑和危險(xiǎn)的VOC，這些VOC會(huì)造成嚴(yán)重的健康和環(huán)境和安全問(wèn)題。
 

　　測(cè)試使用常壓等離子體清洗材料表面，以克服與UV液體和粉末涂料相關(guān)的粘附失效。測(cè)試結(jié)果表明常壓等離子體可有效增強(qiáng)UV涂料與塑料的粘合性。我們的測(cè)試還表明，等離子表面處理可以為多種UV粉末應(yīng)用于許多普通塑料提供強(qiáng)有力的解決方案。