一.概述:
聚烯烴塑料由于本身惰性,包括潤(rùn)濕性差、抗溶劑性強(qiáng)和極性官能團(tuán)少等,導(dǎo)致涂層的附著力低。
為了改善聚烯烴材料的表面加工功能,主要方法有通過(guò)引入具有極性基團(tuán)的可聚單體進(jìn)行共聚或引入具有極性和非極性結(jié)構(gòu)的兩親材料進(jìn)行共混的方法和對(duì)聚烯烴材料進(jìn)行表面處理的方法。
通過(guò)引入具有極性基團(tuán)的可聚單體進(jìn)行共聚或引入具有極性和非極性結(jié)構(gòu)的兩親材料進(jìn)行共混的方法,在工業(yè)使用上已經(jīng)有許多成功的實(shí)例;但這種方法通用性較差,主要應(yīng)用于功能性改性,提高聚烯烴材料的綜合性能,需要較強(qiáng)的技術(shù)支持,同時(shí)會(huì)使成本提升較大,削弱了聚烯烴材料同其它材料的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì);同時(shí)這種方法制作的產(chǎn)品在后加工時(shí),一般還是需要對(duì)表面進(jìn)行一定的處理。
通過(guò)表面處理的方法,僅對(duì)聚烯烴材料的表面進(jìn)行修飾,不影響內(nèi)部結(jié)構(gòu),一般有以下幾種處理方式:1.摩擦處理、2.化學(xué)試劑腐蝕處理、3.火焰處理、4.氣體熱氧化處理、5.電暈處理、6.等離子處理、7.輻射處理、8.化學(xué)接枝處理、9.涂覆法
上述各種方式,各有優(yōu)劣,能滿足不同的需要;可以一種或數(shù)種并用。相比較而言,采用涂覆處理劑(即底漆)的方式比較簡(jiǎn)單,設(shè)備投資少,操作技術(shù)要求低,可以處理大型、異型或復(fù)雜結(jié)構(gòu)件,具有一定的效果,適合一般工廠操作,能滿足一般工業(yè)使用。
采用涂覆的方式改進(jìn)聚烯烴材料的表面性能,所采用的處理劑,一般選用具有兩親結(jié)構(gòu)的材料;非極性部分能鋪展在聚烯烴表面,同聚烯烴材料具有一定的親合性,而極性部分可以增加材料的表面性能。
在涂料或印刷行業(yè),一般選用氯化聚烯烴及其改性物做聚烯烴的表面處理劑。
二.表面處理劑的制作方法:
國(guó)內(nèi)一般采用純聚烯烴進(jìn)行氯化處理,氯化度控制在在30%以上,主要使用在油墨印刷行業(yè),更進(jìn)一步的方式是采用一些單體接枝改性氯化聚烯烴,這些方法具有一定的實(shí)用性,但綜合性能比較差,而且容易產(chǎn)生相分離現(xiàn)象;
國(guó)際上一般采用以下方式制造:
1.采用氯化聚烯烴及其改性物做聚烯烴的表面處理劑,理論上氯化度越低對(duì)聚烯烴材料的親合力越大,但氯化度越低,在有機(jī)溶劑里溶解性越差;而氯化度超過(guò)30%的氯化聚烯烴及其改性物不適宜做聚烯烴表面處理劑。
一般選用分子量為2萬(wàn)到9萬(wàn)的聚烯烴,先接枝1%-3%的馬來(lái)酸酐,然后再進(jìn)行氯化,或者直接采用烯烴和馬來(lái)酸酐共聚制得的聚合物再氯化的方式,兩種方法都控制氯含量在20%-30%。產(chǎn)物用二甲苯溶解,固含量為3%-5%,可以直接做聚烯烴表面處理劑,相比較而言,第二種方法制得的產(chǎn)品,質(zhì)量較好;
2.選擇含丁烯或丁二烯25%左右的聚烯烴聚合物,本身具有一定的溶解性能,而且對(duì)烯烴聚合物的粘接效果好,同時(shí)與其他聚合物的粘接性能優(yōu)良,可以做聚烯烴聚合物的表面處理劑。
3.選擇丙烯酸及其酯單體現(xiàn)場(chǎng)固化的方式可以處理聚烯烴聚合物,主要是采用自由基引發(fā)聚合的方式,包括氧化還原,UV等方法;
特別是采用需氧固化的方法,其強(qiáng)度甚至超過(guò)聚烯烴本身的強(qiáng)度;
4.偉士達(dá)國(guó)際(香港)有限公司經(jīng)營(yíng)的WinsdomTM表面處理劑綜合了上面幾種方法,含有多種活性功能團(tuán),綜合了潤(rùn)濕、吸附、粘接、反應(yīng)等多種效能,對(duì)多種基材具有良好的處理效果,產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定;同時(shí)其中無(wú)苯的系列使其廣泛應(yīng)用于食品包裝玩具的油漆油墨等領(lǐng)域。
三.效果:
為此,我們選用了幾種國(guó)內(nèi)外聚烯烴表面處理劑和偉士達(dá)國(guó)際(香港)有限公司經(jīng)營(yíng)的WinsdomTM表面處理劑以及氯化聚烯烴做對(duì)比,比較其基本性能。詳細(xì)情況見表一。
表一。聚烯烴表面處理劑性能對(duì)比:
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國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品 |
進(jìn)口某產(chǎn)品 |
WinsdomTM表面處理劑 |
氯化聚烯烴 |
外觀 |
微混濁 |
微混濁 |
透明 |
透明 |
顏色 |
棕色 |
淡黃色 |
淡黃色 |
淡黃色 |
穩(wěn)定性 達(dá)因 |
低溫分層 |
低溫分層 |
未見分層 |
未見分層 |
表面張力 |
35 |
34.5 |
30 |
32 |
對(duì)純聚烯烴的附著性 |
差 |
差 |
良好 |
差 |
涂膜透明性 |
霧色 |
霧色 |
透明 |
輕微霧色 |
實(shí)驗(yàn)說(shuō)明:測(cè)試樣品固含均用二甲苯調(diào)整為5%;
穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)條件為40ºC 與-7ºC交替五次,每次十天;
純聚烯烴的制作:聚烯烴粒料,170ºC素?zé)?0分鐘,180ºC,15Mpa、熱壓5分鐘,保壓降溫;
聚烯烴表面張力33達(dá)因
附著性實(shí)驗(yàn)采用畫格法;
我們特別選擇了在廣東很有市場(chǎng)的兩種進(jìn)口和一種國(guó)產(chǎn)聚烯烴材料處理劑。其中進(jìn)口的兩種分別為日本產(chǎn)品和美國(guó)產(chǎn)品,其產(chǎn)品說(shuō)明均為氯化聚烯烴,氯化度均為24%,經(jīng)過(guò)分析確認(rèn)其產(chǎn)品均含有少量馬來(lái)酸酐;其中國(guó)產(chǎn)處理劑的產(chǎn)品說(shuō)明為氯化聚烯烴改性物,經(jīng)過(guò)分析確認(rèn)內(nèi)含丙烯酸酯均聚物。我們將四種處理劑與偉士達(dá)國(guó)際(香港)有限公司經(jīng)營(yíng)的WinsdomTM表面處理劑分別在純聚烯烴板材涂覆,對(duì)比其處理效果,詳細(xì)情況見表二。
表二。幾種產(chǎn)品對(duì)純聚烯烴板材的處理效果對(duì)比:
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日本產(chǎn)品 |
美國(guó)產(chǎn)品 |
國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品 |
WinsdomTM表面處理劑 |
氯化聚烯烴 |
處理劑底處理附著效果 |
A |
A |
C |
A |
D |
面漆為丙烯酸酯鋁漿漆附著效果 |
C |
A |
D |
A |
D |
面漆為聚氨酯漆附著效果 |
B |
B |
D |
A |
D |
A:優(yōu) B:良 C:中 D:差
實(shí)驗(yàn)說(shuō)明:1.純聚烯烴板制作:聚烯烴粒料(廣石化F401),170ºC素?zé)?0分鐘,180ºC、15Mpa、熱壓5分鐘,保壓降溫;
2.處理劑固含均用二甲苯調(diào)整為5%;
3.涂膜方式:浸涂處理劑,6-12小時(shí)后噴涂清漆;
4.干燥時(shí)間:12小時(shí);
5.測(cè)試方法:畫格法;
四.無(wú)苯環(huán)境友好的溶劑體系WinsdomTM表面處理劑是應(yīng)用領(lǐng)先的專有技術(shù)而開發(fā)的產(chǎn)品,
發(fā)展新型的符合生態(tài)要求的附著表面處理技術(shù)是必然的趨勢(shì)。
1. 無(wú)苯VPP601S表面處理劑, 用醋酸丁酯稀釋即可用處理未處理的PP底材
2. 無(wú)苯無(wú)氯VPP666表面處理劑, 用醋酸丁酯稀釋即可用處理未處理的PP底材
3. 無(wú)苯VPE6801S表面處理劑,用醋酸丁酯稀釋即可用處理未處理的PE底材
以上產(chǎn)品實(shí)際應(yīng)用中完全可取代傳統(tǒng)的以二甲笨為溶劑的表面處理劑。