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聚碳酸酯的表面改性方法
来源:中国德富塑料网
时间: 2016-10-09
专题: 展会

中国德富塑料网讯:聚碳酸酯(PC)是一种无色透明的热塑性塑料,因分子链中含有碳酸酯基而得。根据分子链中碳酸酯基的结构不同可以将PC分为芳香族、脂肪族及芳香族一脂肪族等类型。芳香族聚碳酸酯由于具有良好的物理性能而获得了工业化生产,应用于电视机、收录机、计算机通讯设备中。另外,在无线电器材、汽车制造业、纺织行业、建筑、医疗器材及保健用品中也被广泛应用也。虽然PC具有优良的物理性能,但其制品的耐磨性及耐疲劳性差,受力容易开裂。对PC进行表面金属化,可以在一定程度上克服上述缺陷,并赋予其许多独特的性能,扩大了应用范围。由于PC表面光滑平整且表面能低,表面亲水性差,若直接在PC表面进行化学镀,会导致基板与镀层间的粘结性达不到使用要求。为了提高PC表面与镀层间的粘结强度,国内外对PC表面处理方法进行了大量研究,采用不同的方法增大基板表面粗糙度、增强表面亲水性,达到提高PC表面与镀层间粘结强度的目的。

目前,工业上主要采用铬酐(CrO3H2SO4)氧化法处理PC表面,该方法通过改善PC表面的亲水性和提高表面粗糙度,大幅提高化学镀层与PC基板的粘结强度。虽然铬酐氧化法在工业上得到了广泛应用,但由于对环境和人体都具有极大危害性,产生的含铬废水需要进行无害化处理,增加了工业成本。因此,无铬处理技术的研究与开发不仅是满足现代工业发展的需求,也是保护人类生活环境的重要举措。

  对PC表面的无铬微蚀方法分为干法刻蚀、紫外光催化和湿法微蚀。干法刻蚀是利用低电压将特定气体激发成电浆(主要成分是电子、正离子、分子和自由基等),利用电浆对聚合物表面加以化学性刻蚀或离子轰击,改变聚合物表面形貌和改善表面亲水性。对PC表面的干法刻蚀主要包括等离子体法和离子刻蚀法。

1.1 等离子体法改性

  表面等离子体法是通过等离子体与高分子聚合物表面的相互作用,在高分子聚合物表面形成新的官能团和改变聚合物链结构,从而改善亲()水性、粘结性、生物兼容性及光学性的方法。经过等离子体处理后,高分子聚合物的表面会引入—COOHC=O、—NH2及—OH等极性基团,增强其表面亲水性。

  作为一种先进的处理技术,等离子体法能够有效改性PC表面,在提高工业真空镀膜的粘结性方面具有广泛应用。但该处理技术需要专业设备的辅助,需要严格控制各种操作条件,增加了生产成本和操作难度。

1.2 离子刻蚀法改性

  用于PC表面改性的离子刻蚀主要分为离子束刻蚀和反应离子刻蚀两种。离子束刻蚀主要是利用具有一定能量的离子束对PC表面进行物理轰击,以提高PC表面机械性能,改善PC的光学、电学、磁学及粘结性能。根据能量不同,离子束可以分为低能离子束和高能离子束。采用低能离子束进行PC表面改性时,还需要低温等离子体的辅助作用。与单纯物理作用的离子束刻蚀不同,反应离子刻蚀是利用化学反应和物理性离子轰击的共同作用对PC进行表面处理。

  离子刻蚀技术虽然能够利用物理作用改善聚合物表面的粗糙度,或者利用化学物理共同作用改善聚合物表面的亲水性和粗糙度,但处理后的聚合物表面极性和亲水性不佳,粘结强度较弱。以上缺点限制了离子刻蚀技术在聚合物化学镀前表面处理的应用。

2 紫外光催化法

  当聚合物受足够能量的紫外光照射时,其表面层的有机成分根据吸光度的差异遭到不同程度的破坏,形成活化表面,当活化的表面暴露于空气中时,表面的有机分子会发生氧化反应,在聚合物表面生成羟基、羰基和羧基等极性基团,从而提高聚合物表面的润湿性和粘结性。基于上述原理,一些研究小组采用紫外光催化法改性聚碳酸酯表面。

3 湿法微蚀

  湿法微蚀主要分为氧化法和碱解法。从微蚀效果来讲,氧化法更具有实际应用价值。环境友好的MnO2H2SO4微蚀体系能够有效微蚀PC基板,微蚀处理后PC表面形成大量均匀而致密的微孔,在增大表面粗糙度的同时增强了表面亲水性。高的表面粗糙度和强的表面亲水性均有利于镀层金属在基板上的均匀沉积,使基板与镀层问“锚效应”增大,进而粘结强度增大。该溶液中的MnO2对环境污染小且无毒,是一种环境友好的有效PC微蚀体系。