原理在塑料的加工过程中,含有的添加剂(如稳定剂、润滑剂、抗氧剂等)和低分子聚合物会向表面扩散,在表面形成弱界面层,称为无定型层。由于无定型层的形成,使得塑料表面呈现平滑状态,不利于液体在表面的润湿。表面糙化处理的原理是,用含氧酸或卤代烃等有机溶剂处理塑料表面,将塑料表面的弱界面层洗去,使微小的凹凸不平的球晶层暴露出来,从而使表面得以糙化。
方法本研究选用硫酸水溶液为处理液处理塑料表面。将处理液加入恒温槽中,用恒温水浴加热到所需温度后维持温度不变,再将待处理的塑料样放入恒温槽,处理一定时间后取出,用水冲洗至中性待用。
实验中,选用化工上常用的PP、PE两种塑料进行了表面处理。对同一塑料样,分别采用不同的温度、时间及处理液硫酸浓度进行处理,以探讨温度、时间及硫酸浓度对表面糙化的影响。
H的测定H的测定方法有角度法、长度法和重量法等<6>。本试验采用角度法,即对液滴作切线,量其角度值。H的测定用JY-82型接触角测定仪。测定时,将塑料板片置于平台上,用标准注射装置注一定的水滴于板片上,通过目镜作水滴的切线,直接读出H值(结果为三次测定值的平均值)。
温度在处理时间(t)为60min、处理液硫酸浓度(N)为6mol/L的条件下,对塑料样采用不同的温度(T)进行了处理,测定结果如所示。由可看出,随着处理温度升高,E加大,当温度大于60e后,E变化不明显;随着处理温度升高,H减小,当温度大于60e后,H变化趋缓。
时间在处理温度为50e、处理液硫酸浓度为6mol/L的条件下,对塑料样用不同的时间进行处理,测定结果如所示。由可看出,随着处理时间的增加,E加大,当时间大于75min后,变化不明显;随着处理时间的增加,H减小,当时间大于75min后,H变化趋缓。
通过比较,可得出用化学糙化法对塑料表面进行处理的适宜操作条件为:处理温度为60e,时间为75min,硫酸浓度为10mol/L.在此条件下,PP的H由处理前的8713b下降至3717b,降低了56182%;PE的H由处理前的8813b下降至4313b,降低了50196%.由此可见,塑料经表面糙化处理后,其润湿性能得到很大程度的提高。