聚合物的表面特性是其最重要的特性之一。聚乙烯(PE)是分子組成和分子結(jié)構(gòu)最簡單的樹脂品種。由于其來源廣、無毒、易加工、可重復(fù)加工、耐寒、耐濕等優(yōu)點(diǎn),不論在食品、日用品包裝,還是在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,都具有廣泛的用途。但由于PE膜是非極性材料,表面能比較低(30~32dynes/cm),其表面呈惰性和疏水性,因此不易與其他材料相復(fù)合或相混合,從而造成其親水性、印刷性、染色性、抗靜電性、粘結(jié)性以及與其他極性聚合物或無機(jī)填料的相容性差,限制了聚乙烯的進(jìn)一步應(yīng)用。聚乙烯薄膜電暈處理的目的是改變其表面化學(xué)組成(如在膜表面引入極性基團(tuán)),改善結(jié)晶形態(tài)和表面形貌(如提高膜表面的粗糙度),消除弱界面層,提高膜表面能,從而提高聚乙烯薄膜表面的潤濕性與粘結(jié)性。目前工業(yè)上常使用電暈處理與表面涂覆提升聚乙烯薄膜表面能。
電暈工作過程。將高壓高頻發(fā)生器產(chǎn)生的高壓高頻電能通過電暈放電電極對電暈處理輥放電,在放電電極和電暈輥之間形成高壓電場。高壓電能轟擊在電極和電暈輥之間運(yùn)行的塑料薄膜的表面,使其鏈狀分子斷裂,薄膜表面粗化,從而增大薄膜的表面張力,改善薄膜的粘合性能和印刷性能。簡而言之,就是增加了薄膜表面的粗糙度和摩擦力,以便于后續(xù)工藝流程的整齊收卷,分切和印刷上色。電暈處理系統(tǒng)主要部件。高壓發(fā)生器、電纜、電極、耐臭氧的電極護(hù)板、電暈處理輥、電暈輥速度檢測器與臭氧排放風(fēng)機(jī)電暈處理系統(tǒng)工作過程。當(dāng)薄膜生產(chǎn)線開始運(yùn)行正常后,塑料薄膜以生產(chǎn)速度(360m/min)貼在電暈輥下表面高速運(yùn)行,這時(shí)可操作氣缸推動電極架向上運(yùn)動至預(yù)定的位置。再操作電極施放出高頻高壓電弧,對高速運(yùn)動中的的塑料薄膜表面進(jìn)行高壓轟擊。經(jīng)過高壓轟擊處理的塑料薄膜表面的粗糙度增加,相對之間就不易滑動。因此就可以整齊的收卷、分切和印刷上色。
鋁箔電暈處理改性方法鋁箔材料通常采用電暈處理的工藝,電暈處理是在平板電極對面的針狀電極上加有正電壓,當(dāng)電壓升高到一定數(shù)值時(shí),從針尖伸展出來的發(fā)光部分便會觸及平板電極,并且分成許多線狀的發(fā)光部分,它們均處于不停的閃爍狀態(tài),這些發(fā)光部分就是等離子體,對鋁箔表面產(chǎn)生清洗、活化的作用。電暈處理使鋁箔表面變粗糙并增加其對極性溶劑的潤濕,這些等離子體由電擊和滲透作用進(jìn)入被印體的表面破壞其分子結(jié)構(gòu),進(jìn)而將被處理的表面分子氧化和極化,活化表面,以致增加表面的附著能力。對鋁箔進(jìn)行電暈處理可有效降低電池的界面阻抗。相較普調(diào)鋁箔,使用涂碳鋁箔可以使電池的內(nèi)阻降低65%左右,且可降低電池在使用過程中內(nèi)阻的增幅。經(jīng)電暈處理的鋁箔交流內(nèi)阻降低20%左右,在常使用的20%~90%SOC區(qū)間內(nèi),直流內(nèi)阻整體偏小且隨放電深度的增加,其增幅逐漸較小。鋁箔電暈處理可以不同程度提高極片的性能,尤其是3D多孔結(jié)構(gòu)、復(fù)合改性能夠很好的改善活性物質(zhì)與集流體之間的接觸,也能改變電荷傳輸方式,為高倍率、高壽命的鋰電池設(shè)計(jì)提供很好的方向。
泡沫塑料具有良好的緩沖性能、熱導(dǎo)率低隔熱性能好、耐侯性好、耐老化好等優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)工業(yè),汽車電子及民用等各個(gè)方面。但是隨著聚乙烯泡沫塑料被應(yīng)用到越來越多的高性能泡沫膠帶產(chǎn)品和復(fù)合材料中去時(shí),其表面處理的問題正在被越來越廣泛得關(guān)注。本文將討論聚乙烯泡沫塑料的電暈處理處理技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀。與傳統(tǒng)的濕態(tài)化學(xué)方法相比,電暈法成本低且可以在常溫度非液態(tài)環(huán)境下運(yùn)行從而改變聚乙烯泡棉的表面性能。在近幾年,隨著電暈設(shè)備制造商的技術(shù)日趨成熟,電暈處理已經(jīng)成為聚乙烯泡沫塑料表面處理技術(shù)中被廣泛采用且十分有效的處理方法。電暈處理是一種電擊處理,它利用高頻高電壓在被處理表面電暈放電使被處理表面發(fā)生變化從而改變表面性能。最新研究表明導(dǎo)致電暈處理后表面性能改變的因素主要有以下幾種化學(xué)變化化學(xué)變化中主要的作用是氧化作用,活化氧與聚合物表面分子反應(yīng)生成含氧官能團(tuán)從而大幅增加表面能提高粘接性能。其次是表面分子發(fā)生交聯(lián)限制部分分子的運(yùn)動增加其分子量形成大分子量層,大分子量層一會將表面的薄弱界面層油脂,蠟類及低分子析出物破壞以起到清潔表面提高表面能的作用。物理變化表面形貌改變是提高表面能的主要原因。電暈放電是一種高能量粒子轟擊聚合物表面的過程,表面會形成微小的斑點(diǎn),造成表面粗化以提高粘結(jié)效果。永久極化駐極體形成將聚乙烯置于強(qiáng)電場中時(shí)介電質(zhì)會誘導(dǎo)出電流,這個(gè)永久極化的駐極現(xiàn)象會使材料表面產(chǎn)生自粘性。由駐極體形成的表面電荷隨時(shí)間而衰減且在高溫下加快衰減,所以自粘強(qiáng)度會隨時(shí)間延長而減弱。對于聚乙烯泡沫塑料的電暈表面處理來說,氧化作用及永久極化駐極體的效果會是主要效果。
電暈處理設(shè)備的原理是:在處理裝置上施加高頻高壓電,使其電暈放電,產(chǎn)生細(xì)小密集的紫藍(lán)色火花??諝怆婋x后產(chǎn)生的各種等離子在強(qiáng)電場的作用下,加速而沖擊處理裝置內(nèi)的塑料制品,這些等離子粒子的能量一般在幾至幾十電子伏特,與塑料分子的化學(xué)鍵能相接近,因此,能誘發(fā)塑料表面分子的化學(xué)鍵斷裂而降解,增大表面租糙度。在電暈放電時(shí),還會產(chǎn)生大量的臭氧。并且臭氧是一種強(qiáng)氧化劑,使塑料表層分子氧化,產(chǎn)生羰基化合物、過氧化合物等。另外,電暈處理還有除去油污、水汽和塵垢等作用,經(jīng)過上述物理和化學(xué)改性后,能明顯改善塑料表面的潤濕性和附著性。
雙向拉伸聚丙烯薄膜(BOPP)是一種包裝薄膜,發(fā)展速度很快,制造薄膜的時(shí)候,因?yàn)樾枰诳v橫上進(jìn)行延伸,可以有效定向分子鏈,提升了薄膜的力學(xué)和光學(xué)等性能,并降低水汽透濕量。可見,BOPP薄膜目前已經(jīng)占據(jù)了整個(gè)香煙外包裝市場。現(xiàn)階段香煙包裝對速度的要求不斷提升,逐步發(fā)展的更加專有化與精致化,這樣能夠?qū)蛻舢a(chǎn)生較強(qiáng)的吸引力。對煙盒包裝膜而言,明顯變化是印制了香煙品牌與防偽標(biāo)識。對此,BOPP煙膜制造商要注重改進(jìn)生產(chǎn)技術(shù),適應(yīng)煙草包裝的這些變化。BOPP薄膜是一種非極性聚合物,它的表面表面張力僅為31達(dá)因而在印刷煙膜中使用后,通常需要薄膜單面表面張力強(qiáng)度超過38達(dá)因。對此,為提升BOPP薄膜表面上油墨的印刷牢度,需要把薄膜表面張力提高到38達(dá)因以上才行。