高聚乙烯玻璃间贴合效果如何提升?等离子体清洗设备,表面活化改性处理
2021-03-12

聚乙烯(PE)作为热塑性材料,性能优异,应用广泛。但其粘接性能差,在特殊领域中的应用受到限制。改善其粘接性能研究成为热点。

用Ar/O2等离子体处理HDPE膜,观察其表面亲水性的变化,考察不同等离子体处理时间、成层温度和成层时间对HDPE膜和硅烷化玻璃之间粘接强度的影响,探索出HDPE薄膜和玻璃之间最佳粘接条件,实现两者充分粘接,以扩大其在电器材料、医疗器械等领域的应用。

HDPE膜未经等离子体处理,表面含有微量的氧,这是属于表面吸附氧。HDPE用Ar/O2等离子体处理后,材料表面氧含量明显增大;这说明HDPE经Ar/ O2等离子体处理后,在其表面引入了含氧官能团。含氧官能团主要是C-O、C=O、O-C=O三种类型,正是这些含氧官能团的引入,使HDPE膜表面亲水性得以改善。

HDPE/ APS玻璃粘接增强的原因:

(1)基材表面自由能的提高。

HDPE膜表面能非常低,接触角大,粘合剂不能充分润湿基材,从而不能很好粘附在基材上。HDPE膜经等离子体处理后,在其膜表面引入了-COOH、-OH等极性基团,使表面接触角减小,亲水增强,自由能增大,从而有利于其粘接性能的改善。

 

(2)基材表面粗糙度增大。

等离子体清洗设备处理对HDPE表面有轻微的刻蚀作用,使光滑表面变得粗糙一些,同时消除了材料表面的弱边界层,有利于其粘接性能的提高。

(3)化学键的形成。

HDPE经Ar/O2等离子体清洗设备处理后,在其表面可以引入含氧官能团,其中含有-COOH;玻璃经Ar等离子体活化后表面带有-OH ,APS的结构式为NH2C3H6Si(OC2H5)3 ,其中-OC2H5基团容易发生水解而形成低聚物。

 

这些低聚物可与玻璃表面的-OH反应形成氢键,在烘干过程中脱水而形成共价键与玻璃表面连接;在玻璃表面上暴露的-NH2可以和HDPE膜表面的-COOH发生化学作用,形成铵盐,在一定条件下,进一步生成酰胺。

这样硅烷偶联剂就依靠两端形成的化学键,通过自身将玻璃表面与HDPE膜紧密地连接起来,从而实现了玻璃表面与HDPE膜表面的化学结合,显著改善界面粘接状况。

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