极性火焰处理技术的原理
极性火焰处理技术用于材料表面处理,提高材料表面湿润张力,已有几十年的历史,但并不流行。近年来,随着人们环保意识的增强和对高品质处理的需求,这种技术发展迅速。他是以甲烷、丙烷、天然气、液化气或瓦斯等燃气为燃料,与空气按一定比例混合,利用火焰处理机,使其在最经济的状态下完全燃烧,在基材表面进行火焰燃烧处理,产生高温,使基材表面氧化,增加表面湿润张力,增强基材对油墨、油漆、胶水、涂料等的粘结力,并广泛应用于薄膜生产、铝箔——纸——纸板生产、挤出涂敷、印刷、金属镀膜加工、复合、纺织烧毛、去脂、加热等领域。 1.粘结力原理 基材表面的可湿性,是油墨、油漆、胶水、涂料等附着的基础。可湿性用材料表面湿润张力值的大小来衡量。湿润张力的大小决定一种液体在一种固体表面上的展延性。对液体来讲,其表面都有一个收缩到最小的趋势。如,水滴在亲水性表面就展延成一薄水层,而在亲油性表面却形成小水滴。液体外表层的切线与固体表面间所形成的夹角,即接触角,表示该表面润湿性能的强弱。接触角越大,润湿性能越差,表面湿润张力越小。 表面湿润张力的大小视材料的化学组成及表面结构而异。一般来说,极性聚合物的表面湿润张力比非极性聚合物的表面湿润张力大。极性聚合物,如PVC、PET、PA等材料的表面湿润张力较大,而非极性聚合物,如PE、PP等聚烯烃类材料的表面湿润张力就较小(未经处理的大约只有29mN/m~31mN/m)。几种聚合物的表面临界湿润张力值见下表。对塑料进行印刷、复合、涂敷或烫箔时,塑料表面的可湿性需要比油墨、胶水、涂料或箔的可湿性高,否则其展延、转移及附着均会发生困难,需要对其进行表面处理,以提高表面湿润张力值。几种聚合物的印刷、复合临界表面湿润张力值见下表。 几种聚合物的临界表面湿润张力值状态 LDPE HDPE PP PS PVC PET PA 未处理(mN/m) 31 31 29 38 39 43 46印刷(mN/m) 38-42 40-44 38-42 39 44 46 46复合(mN/m) 44-4R 44-4R 44-4R 44-48 44-48 44-48 46-48 2.极性火焰处理技术的原理 极性火焰处理的原理是,塑料基材表面经过火焰时,火焰中含有处于激发状态的—OH和—NH等自由基,能与高聚物塑料表面的氢结合,并引入了一些极性的含氧基团,发生断链反应,生成羰基、羧基极性基团,达到表面改性和活化等目的,使塑料表面的湿润张力增大,润湿性、粘结性得以改善提高作者/(单卫忠 吕军锋)