聚丙烯的其他表面改性介绍

1、力化学处理法

力化学处理法是基于聚合物的力化学反应原理而进行的。聚合物在受到外力（如粉碎、振动研磨、塑炼、挤动等）作用时，会产生化学反应，称为聚合物的力化学反应。这种反应有两类：一类是在外力作用下高分子的化学键产生断裂而发生化学反应，包括力降解、力化学交联、力化学接枝和嵌段共聚等；另一类是应力活化聚合反应。力化学粘结主要是基于第一类化学反应，这类力引发反应的历程与热引发反应历程一样，有链引发、链增长、链终止三个阶段。首先是应力的作用使分子链断裂成大分子游离基，然后通过游离基的进一步反应而形成线性支化或交联的聚合物，或降解成低分子量的聚合物。反应链可以向不同方向增长，这取决于受外力作用的聚合物特性、周围介质、能够与游离基反应的杂质、温度、反应容器的结构特点等。例如，两种惰性聚合物受外力作用，当一种聚合物中有链转移中心时，另一种惰性聚合物可接枝到第一种聚合物上去，如果两种聚合物都有链转移中心，则可生成接枝和交联产物的混合物。

在力化学粘结中，对涂有胶的被粘聚合物表面进行摩擦，通过力化学作用，使聚合物表面产生力降解而形成大分子自由基，它与胶粘剂分子可能形成一定数量的共价键，产生牢固的界面结合，从而大大提高了接头的粘结强度，这已为电子自旋共振谱(ESR)和内发射红外光谱(ATRIR)研究所证实。

2、气体热氧化法

聚丙烯材料表面经空气、氧气、臭氧之类气体氧化后，其粘结性、印刷性以及涂覆性能均得到改善，其中臭氧法有较高的使用价值，它与空气或氧气氧化法不同，基本上不受聚丙烯材料中抗氧剂的影响。

在热空气中加某种促进剂，对聚丙烯的处理效果也不错，如添加某些含N络合物、二元羧酸以及有机过氧化物等。

气体氧化法工艺简单，处理效果明显，没有公害，特别适用于聚丙烯的表面处理。但此法要求材料尺寸相当的鼓风设备或类似加热设备，故使它的应用受到一定的限制。

3、火焰处理法

所谓火焰处理法就是采用一定配比的混合气体，在特别的灯头上烧，使其火焰与聚丙烯表面直接接触的一种表面处理方法。

火焰法也能将烃基、羰基、羧基等含氧极性基团和不饱和双键引入聚丙烯材料的表面，消除薄弱界面层，因而明显改善其粘结效果。是目前较流行的表面处理方法。

火焰处理法成本低廉，对设备要求不高。影响火焰处理效果的主要因素有灯头形式、燃烧温度、处理时间和燃烧气体配比等。由于工艺影响因素较多，操作过程要求严格，稍有不慎就可能导致基材变形，甚至烧坏制品。所以，主要用于较厚的聚丙烯制品的表面处理。

4、电晕处理

电晕处理也称火花处理，是将2-100kV、2-10kHz的高频高压施加于放电电极上，以产生大量的等离子气体及臭氧，与聚丙烯表面分子直接或间接作用，使其表面分子链上产生羰基和含氮基团等极性基团，表面张力明显提高，加之粗化其表面，从而改善表面的粘附性，达到表面预处理的目的。

电晕处理具有时间短、速度快、操作简单、控制容易等优点，因此被广泛用于聚丙烯薄膜印刷、复合和粘结前的表面预处理。但是电晕预处理后的效果不稳定，因此处理后最好立即印刷、复合、粘结。

影响电晕处理效果的因素有处理电压、频率、电极间距及温度、印刷性和粘结力随时间的增加而提高，随温度的升高而提高，实际操作中，通过采取降低牵引速率、趁热处理等方法，以改善效果。

5、涂覆法处理

为了进一步改善聚丙烯薄膜的粘结性、印刷性以及热封性，有一种新技术，即在聚丙烯薄膜上涂上一层极薄的涂覆物质，它是一种结晶度较低、含极性基团的执塑性物质，从而形成一个所谓的过渡层来改善其薄膜表面的特性，比较常用的涂覆材料是氯化等规聚丙烯(CPP)。可根据加工机械和涂覆使用目的，选择溶液和熔融两种方式，涂层厚度以1-5Oum为宜。涂覆的薄膜与印刷纸、橡胶以及塑料薄膜等材料用热压的方法进行层合加工，其粘结牢度十分理想，用普通油墨施行印刷，能得到满意的印刷品。

6、表面改性剂

其改性机理同上述其他使材料表面发生化学变化的处理方法明显不同，只需借助混炼机，在成型加工前混入聚丙烯树脂，成型后这类改性剂能迁移到制品表面，有效地改变制品的印刷、粘结、复合等性能。

添加改性剂的主要目的是借助改性剂使制品表面带上各种功能基或极性化，改善制品表面对油墨的亲和性，摒弃繁琐的预处理操作，以降低成本，提高经济效益。从结构上考虑改性剂分子必须备下列优点。

(1)分子中必须有二类基团。一类基团是油墨、涂料、胶粘剂的基团，如烃基、羧基、羰基、氨基等；另一类基团是亲聚丙烯树脂的基团，如长链烷基、聚氧乙烯基等，而且和聚丙烯树脂的亲和性必须适中，因为亲和力太大，不利于改性剂在成型过程中向表面移动，太小则在制品表面形成薄弱界面层，容易随同油漆、涂料一道剥离而失去改性效果。

(2)为使改性剂不在制品表面形成薄弱界面层，此类物质必须是具有一定分子量的高分子化合物。

在成型加工过程中，聚丙烯材料表面改性剂同聚丙烯树脂用混炼机混合，由于表面张力的作用，大分子链上的极性基团向树脂表面迁移，并在制品表面富集，从而聚丙烯材料表面的极性、接触角、表面能发生很大变化，有利于油墨的粘附和材料之间的粘结。而长链烷基则可能同聚丙烯树脂形成共结晶（即物理交联点），相当于将迁移至表面的极性基团“锚”在树脂结构中，不会形成弱界面层而随油墨、胶粘剂脱落。

因此，人们有可能依靠适当的分子设计，使聚丙烯表面存在各种不同的功能基，从而达到预期的表面改性目的，如防污、抗静电、防电晕等。