對普通金屬、油漆和塑料而言,其成熟的表面粘接方案相對較多,如可采用結構膠[如EP、丙烯酸酯和PU(聚氨酯)類等]、非結構膠[如HMA(熱熔膠)、接觸膠等]以及PSA等進行粘接,但對某些低表面能材料(如TPO、PP和PE等)的粘接,必須考慮其表面特性。
粘接效果在很大程度上取決于膠粘劑的流動能力、膠粘劑與被粘物表面是否緊密接觸或良好浸潤等。膠粘劑的特性及其作用機制視其種類不同而異:結構膠固化前呈低黏度液態;HMA加熱熔融呈流動態后,方可應用;PSA是利用其獨特的黏彈性來達到流動的目的。因此,膠粘劑的“浸潤”表面能力十分重要,被粘物的表面輪廓、紋理、孔隙度和污染物等都會影響膠粘劑在其表面的流動和浸潤;即使被粘物表面無污染物,某些低表面能材料的表面也很難被膠粘劑浸潤。
表面改性處理技術
由于液態膠粘劑的表面能與固體被粘物的表面能有差異,故高表面能固體材料(如金屬、玻璃等)極易被普通膠種牢固粘接,而中等表面能的固體材料[如PVC等]也能被大多數膠種良好粘接。低表面能固體材料(如PP、PE和PTFE等)很難被傳統膠種牢固粘接,故通常采用表面改性技術(如火焰、電暈、等離子處理和酸蝕等)來改變其表面的化學組成或增加其表面能,使膠粘劑在低表面能固體材料的表面更易流動、鋪展和浸潤,從而達到適宜的粘接強度。等離子體處理是一種清潔、環境友好的表面處理技術,對材料的整體性能不產生影響,因此廣泛應用于材料的表面處理,以提高其潤濕性、界面黏結性能等。
等離子體表面改性技術
等離子體表面改性是近些年發展起來的一種表面物理改性技術,由于其作用時間短、綠色環保,且只影響纖維表層而不改變基體內部性能等優勢,受到了越來越多的關注。其原理包括兩方面:一是等離子體中存在高能(幾十電子伏特)的帶電粒子、紫外光及亞穩態粒子轟擊材料表面,導致材料分子激發、電離、化學鍵斷裂與重組等發生,一定時間后在材料表面形成大量自由基和活性基團等新的化學結構;二是等離子體中的高能量電子可以加速較低溫度的活性粒子,使其在材料表面引起濺射反應,清除材料表面雜質,刻蝕材料表面,導致材料表面粗糙度增大并產生溝槽,增加了材料與粘接劑的接觸面積,進而增強了兩相之間的界面粘結強度。
等離子體表面改性是改善材料表面潤濕性和粘附性的有效方法。具體方法是在通過高壓電將稀有氣體激發成等離子體狀態的環境下,在被粘物表面上進行化學反應。使表面產生反應性基團或交聯,從而改善表面能并改善粘合性能。等離子體反應的主要特征是反應僅發生在固體材料的表面上,基本上不在材料內部發生反應。因此,將該性質應用于聚合物材料的表面改性具有重要的現實意義。