非金屬材料的表面處理方法

非金屬材料的表面處理是指聚乙烯、聚丙烯、聚四氯乙烯等“惰性”塑料的表面處理。這些材料需經特殊的化學處理，使其成為有極性的塑料表面，才能較好粘接。輻射接枝與鈉—萘—四氫呋喃浸蝕為兩種常用處理方法，另外還可用等離子體處理。

用輻射接枝法處理聚四氟乙烯時將聚四氯乙烯浸入某種有機單體中用鈷同位素(soCo)照射后，在氟塑料表面發生接枝反應，改變了氟塑料的表面狀態，目前已成熟地應用苯乙烯單體、反丁烯二酸單體混合物與聚四氟乙烯塑料進行輻射接枝。

鈉—萘—四氫呋喃溶液浸蝕法適合于聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯以含氟共聚物等。處理時首先在二口瓶中放人升華萘(精萘)118~128g，再加入干燥的、除去過氧化物的四氫呋喃1000ml，攪拌溶解后于室溫下慢慢加入23g新鮮的鈉片，一直攪拌到鈉全部溶解為止，得到墨綠色或黑褐色的腐蝕液，約需1~2min整個反應過程都在干燥的氮氣保護下進行，嚴防氧氣、潮氣影響。處理時，先將含氟材料表面用細砂打磨，丙酮洗滌，晾干后，于室溫下放在處理液中浸泡1~15min(隨處理液的新舊程度和溫度而定，最好也在防潮、防氧的氣氛中進行)，此時表面上產生一層均勻的棕色或棕黑色的膠膜，取出后在丙酮或乙醇中洗滌再用水洗凈。晾干后立即粘接或者放在干燥、避光的地方存放備用，一般在2~3個月內均有良好的粘接性能。

除上述兩種方法外，非極性材料還可用放電、等離子體處理等方法處理。等離子體是一種由離子、電子和中性粒子組成的部分電離氣體。等離子體化學反應的主要特征是只在固體材料表面發生反應，等離子體法快速(幾秒一幾百秒)、易控，因此，能有效地改善材料表面濕潤性和粘接性，特別適合聚合物表面改性，是發展較快的新技術。具體方法是在用高電壓將稀薄氣體激發成等離子狀態的環境下，于被粘物表面上進行化學反應，使表面產生活性基團或發生交聯，從而提高表面能，改善粘接性能。所用的反應物質通常為氧、氮、氨、氦等氣體，壓力為1~1000Pa，氣流速度100~1000mL/min。各種材料(FE、PTFE)經等離子體處理后接觸角明顯減小，濕潤性改善。等離子體處理PE板后粘接強度顯著提高，選用環氧樹脂膠黏劑粘接強度可提高10倍左右。

對于非金屬材料的表面處理還可以用以下方法。

①將聚乙烯、聚丙烯、聚異丁烯、聚氯乙烯脫脂后，先用砂布使其粗化，將其置于氧化焰上燒3—5s，連續三次。再用30％的氫氧化鈉溶液，65~70℃浸漬3~5min，用冷水沖洗，然后用濃硫酸20，水40的溶液活化，65~70℃浸漬5~10min，經水洗，再在重鉻酸鉀10，濃硫酸50，水340的溶液中70~75℃氧化5~7min，然后在了70~75℃的熱水中洗滌5~7min，用蒸餾水洗凈后在65~70℃干燥。

②在重鉻酸鈉5，硫酸(d＝1.84g/cm³)100，水8的溶液中于20℃下處理90min，用冷水洗凈后，在室溫干燥。

③在電暈放電活化的干空氣中15min或一氧化氮中10min或濕空氣中5min或氮氣中5min進行暴露處理，處理后應在15min內進行粘接。

④對于聚苯乙烯及其改性品種，如ABS和AS等經噴砂或砂布打磨脫脂后在鉻酸溶液中60℃下浸漬20min。

⑤尼龍脫脂后在表面涂一層10％的尼龍—苯酚溶液，在60~70℃保持10~15min，然后用溶劑擦凈(或者再在表面涂一層問苯二酚—甲醛底膠)，立即粘接。

⑥對于滌綸薄膜，經脫脂后在80℃的氫氧化鈉溶液中浸漬5min，然后在氯化亞錫溶液中浸漬5s。

⑦對于聚甲醛和其他縮醛類聚合物，經脫脂后，在120℃下干燥1h，再在對甲苯磺酸)，二氧六環10，全氯乙烯200的溶液中)20℃浸漬5min。經冷水和熱水洗滌后，用熱空氣干燥。

⑧對于聚四氟乙烯及其它碳氟聚合物，脫脂后在氫氧化鈉10，己二烯蜜胺8的溶液中室溫下浸漬30min，然后室溫下晾干。

⑨采用高能射線如鈷—60射線或200nm以下的紫外光，在苯乙烯單體存在下，使氟塑料表面產生輕微降解，在鏈端產生活性中心，形成一層透明的接枝共聚物，用此法處理后顏色不變，電性能不下降。

⑩在含有四丁基鈦酸酯、全氟辛酯和水的溶液中浸漬，使表面形成烷基—鈦—氧和全氟支鏈聚合物的薄膜層。

⑩將精萘128g溶解于1000ml四氫呋喃(或乙二醇甲醚、乙二醇二甲醚、二氧六環)中于3—5℃(嚴格控制)在攪拌下于2h內緩緩加入金屬鈉23g。加完后繼續攪拌使溶液呈藍黑色為止。在氮氣保護下，將聚四氟乙烯放人處理5min，然后取出，用冷水沖洗，再用蒸餾水洗凈，暖空氣烘干。本方法穩妥可靠，粘接強度高，是目前氟塑料表面處理中用得最多的方法。

⑩將氟塑料脫脂后，表面涂上一層環氧樹脂膠，在370℃加熱10min，再在400℃加熱5min，使膠層熔人氟塑料表面，然后進行粘接。

⑩天然橡膠在濃硫酸中浸漬10~15min，待硬的表回生成后，用蒸餾水洗凈(或先以5％一10％的氨水浸漬5min后再洗凈)，在室溫下干燥。再把橡膠彎折，使表面產生細裂縫，以增加表面積，提高粘接強度。

⑩合成橡膠先用甲醇擦拭，再在濃硫酸中浸漬10~15min，然后用蒸餾水洗凈。并且反復彎折，使表面產生細裂縫。

⑩硅橡膠以木銼適當粗化表面后脫脂，再于1%的四氯化硅烷的甲苯溶液中處理10min后晾干。或者，經粗化、脫脂后，用5％~10％的鈦酸叔丁酯的二氯乙烷溶液涂刷，在空氣中晾干。或者，經粗化、脫脂后，涂一層乙烯基三乙氧基硅烷100，過氧化二苯甲酰5，硼酸0.5溶液。

⑩以木銼適當粗化表面后，在乙炔鈉(或乙炔鋰)6，氫氧化銨1000的溶液中于室溫下浸漬數分鐘，取出水洗，晾干。或者，在進行以上化學方法處驗時應特別注意的是涂一層烯丙基三乙氧基硅烷后干燥30mm。