電氣百科：塑料薄膜表面處理的一些主要問題，塑料件噴油加工的基礎知識

電氣百科：塑料薄膜表面處理的一些主要問題，塑料電鍍和加工前的清洗處理工藝及應用方法，塑料制品電鍍前的表面處理工藝介紹，塑料制品表面激光雕刻電鍍的方法介紹，塑料真空鍍對金屬和涂料的選擇法，表面處理之塑料化學鍍鎳工藝的研究，塑料件噴油加工的基礎知識，塑料制品表面噴油故障的處理方法，加工過程中塑料制品表面怎樣進行前處理，碳化硅表面制備雙層碳膜獲成功

電氣百科：塑料薄膜表面處理的一些主要問題

目前以石油為原料的塑料、纖維、合成橡膠等合成有機高分子材料的用量越來越大，并且還在快速增長。但在實際使用中人們逐漸發現這類材料存在許多表面問題，如表面硬度低、阻隔性差、難印刷、難粘接、產生靜電、生物相溶性差等，這些表面問題不僅嚴重地影響了這些制品的使用性能，也極大地限制其應用市場的進一步擴大。

塑料薄膜是塑料最為主要的用途之一，約占塑料用量的35％。由于塑料薄膜的相對表面積大，其表面問題顯得更為突出，主要表現為難印刷、難粘接、難復合、產生霧滴、產生靜電等。國內目前在工業上應用的塑料薄膜表面處理技術是電暈法，但該方法的局限性很大，對許多大宗用途不適用。等離子體表面改性技術已被列入國家“863”計劃，但至今未有技術性突破，主要原因是該技術要求的高真空度使其很難成為大宗工業產品的表面改性技術對解決現有薄膜制品及生產中存在的問題，開發高性能和功能化薄膜制品，擴大塑料薄膜的應用市場具有重要意義。

塑料薄膜表面處理的一些主要問題

北京化工大學材料學院有機材料表面工程研究室自1996年開始，經間歇小試、模試及中試實驗，開發出了以表面光接枝為主要技術特征的制備親水/疏水不對稱塑料薄膜的連續生產新工藝。由該新表面處理技術得到的塑料薄膜產品，其一面仍具有薄膜原有的疏水性，而另一面可根據不同的需要對表面極性進行任意調節，直至達到完全親水。當然，也可以對薄膜的兩面同時進行處理，得到對稱改性產品。

該技術適用于幾乎所有的有機塑料薄膜，如PE、PP、PVC、PET、尼龍等。接枝聚合的特點使得改性層與原基膜以化學鍵聯接，性質非常穩定。其中開發的“長效無霧滴塑料大棚制備新技術”，結合應用基礎和應用試驗，在通過了教育部組織的中試鑒定之后，又完成了由中試向工業化過渡的工業性中試，建立了一條處理寬度為2米的半連續生產示范裝置及車間，完成了進行工業化生產的準備。該生產裝置既可以作為單獨處理生產線對成品膜進行下線處理，也可以將該處理單元附在原有吹膜或拉膜生產線上而直接得到高性能或功能薄膜制品，其投資成本更低。利用該成套技術，可以使生產的塑料薄膜一面或兩面的表面能自由任意調節，直至完全親水；也可按照需要向塑料薄膜的一面或兩面引入官能團或反應基團，如酸、堿、羥基、氨基、酐基、環氧基等。這為開發各種新穎性能的特種塑料薄膜奠定了基礎。目前的PE、PP、PVC、PET等工業包裝膜在實際使用中均存在兩個問題，難印刷和難粘接。

一般在印刷之前要對薄膜表面進行電暈處理，有時還要涂以特種底漆，然后使用昂貴的特種印刷油墨，因而成本很高，且印刷質量也不好。該技術可以將強極性的親水基團引入薄膜的表面，并且由于接枝鏈與基體薄膜以化學鍵相聯，新的表面具有持久性，可從根本上改變現有的塑料薄膜印刷技術。不僅可以解決塑料薄膜印刷的有機溶劑污染問題，還可使用傳統的水性油墨降低成本。而對于食品包裝而言，除了必須考慮和解決表面或里層印刷、粘接、熱封等問題外，對氧、水分和香味的阻隔性是最為主要的指標。PE和PP對水的阻隔性優良，但對氧的阻隔性差；PET和尼龍對氧有較高的隔離性，但對水較差；PVDC對氧、水均具有良好的阻隔性，但成膜性及單獨成膜強度差，成本高；PVOH（聚乙烯醇）是最好的隔氧性薄膜，但因其溶解于水而難過蒸煮消毒這一關。現在利用由這種技術生產的單面親水PE、BOPP或BOPET改性膜，很容易得到PVDC涂層復合膜、將PVOH夾于兩PE膜中間的既隔氧又隔水的高檔食品包裝膜、利用處理PE或PP與處理PET組成的無粘合劑中檔食品包裝膜、高檔低成本鋁塑復合膜、防霧化且防結露保鮮袋等新型復合包裝膜。

此外，紙塑復合包裝目前已成為水泥、糧食、化肥以及一些工業產品、原料的包裝主體。但這種復合包裝袋很難分離和再利用，不僅造成新的環境污染，也增加了成本。因此，迫切需要開發出“綠色紙塑復合包裝袋”。199年蘭州金安新技術有限責任公司在此技術上取得突破，制得了維綸水溶紗新型復合包裝袋。該技術使用水溶性聚乙烯醇作為粘合劑把紙、維綸紗粘在一起，其內層為再生紙袋，外層為國標紙袋紙，中間粘結網狀維綸水溶紗，用后放入水中把聚乙烯醇和維綸溶解，使紙得以再生。但該產品存在著耐水性差，且難以把維綸回收利用的缺點。而現在采用新技術則開辟了另一條路線，即將聚烯烴膜單面進行親水改性，然后用水溶性粘合劑將該膜和紙粘接復合，得到高強度、耐水溶、抗老化的紙塑復合包裝材料，使用后用水浸泡紙側，紙和聚烯烴薄膜將自然分離，可分別回收利用。

目前，國內外既沒有該工業化的處理技術，市場上也沒有這類系列產品，因此該技術具有完整的自主知識產權，其推廣應用不僅可為企業帶來巨大的經濟效益，而且在環保意識日益提高的今天，還將產生巨大的社會效益。

電氣百科：塑料電鍍和加工前的清洗處理工藝及應用方法

塑料電鍍工藝在本世紀60-年代已實現工業化，目前工程塑料的電鍍技術已日趨完善，而耐熱性、耐藥品性好，機械強度優異的超工程塑料的電鍍工藝正在研制之中。用品質優良、價格較低的塑料制品代替金屬材料不僅可以降低生產成本，而且也大大降低產品重量。塑料制品電鍍不僅可提高其裝飾效果而且也能更好發揮塑料本來的特性，因此在要求電性能好的電子電器領域，塑料電鍍制品越來越受歡迎。

最初塑料電鍍制品主要用于汽車工業，如做車輪護罩，汽車門把手等，目前已大量用在辦公設備及通信設備上，如做個人電腦機殼的電磁屏蔽罩等。隨著研究的深入，塑料電鍍制品的應用將會日益廣泛。

電氣百科：塑料制品電鍍前的表面處理工藝介紹

塑料制品的表面處理主要包括涂層被覆處理和鍍層被覆處理。一般塑料的結晶度較大，極性較小或無極性，表面能低，這會影響涂層被覆的附著力。由于塑料是一種不導電的絕緣體，因此不能按一股電鍍工藝規范直接在塑料表面進行鍍層被覆，所以在表面處理之前，應進行必要的前處理，以提高涂層被覆的結合力和為鍍層被覆提供具有良好結合力的導電底層。

1．涂層被覆的前處理 前處理包括塑料表面的除油處理，即清洗表面的油污和脫模劑，以及塑料表面的活化處理，目的是提高涂層被覆的附著力。

(1)塑料制品的除油。與金屬制品表面除油類似，塑料制品除油可用有機溶劑清洗或用含表面活性劑的堿性水溶液除油。有機溶劑除油適用于從塑料表面清洗石蠟、蜂蠟、脂肪和其他有機性污垢，所用的有機溶劑應對塑料不溶解、不溶脹、不龜裂，其本身沸點低，易揮發，無毒且不燃。

堿性水溶液適用于耐堿塑料的除油。該溶液中含有苛性鈉、堿性鹽以及各種表面活性物質。最常用的表面活性物質為OP系列，即烷基苯酚聚氧乙烯醚，它不會形成泡沫，也不殘留在塑料表面上。

(2)塑料制品表面的活化。這種活化是為了提高塑料的表面能，也即在塑料表面生成一些極性基或加以粗化，以使涂料更易潤濕和吸附于制件表面。表面活化處理的方法很多，如化學品氧化法、火焰氧化法、溶劑蒸氣浸蝕法和電暈放電氧化法等。其中最廣泛使用的是化學晶氧化處理法，此法常用的是鉻酸處理液，其典型配方為重鉻酸鉀4.5%，水8.0％，濃硫酸(96％以上)87.5%。

有的塑料制品，如聚苯乙烯及ABS塑料等，未進行化學品氧化處理時也可直接進行涂層被覆。為了獲得高質量的涂層被覆，也有用化學品氧化處理的，如ABS塑料在脫脂后，可采用較稀的鉻酸處理液浸蝕，其典型的處理配方為鉻酸420g／L，硫酸（比重1.83）200ml/L。典型的處理工藝為65℃70℃/5min10min，水洗凈，干燥。

用鉻酸處理液浸蝕的優點是無論塑料制品的形狀多復雜，都能處理均勻，其缺點是操作有危險，并有污染問題。

2．鍍層被覆的前處理

鍍層被覆前處理的目的是提高鍍層與塑料表面的附著力和使塑料表面形成導電的金屬底層。前處理的工序主要包括有：機械粗化、化學除油、化學粗化、敏化處理、活化處理、還原處理和化學鍍。其中前三項是為了提高鍍層的附著力，后四項是為了形成導電的金屬底層。

(1)機械粗化和化學粗化。機械粗化和化學粗化處理是分別用機械的方法和化學的方法使塑料表面變粗，以增加鍍層與基體的接觸面積。一般認為，機械粗化所能達到的結合力僅為化學粗化的10％左右。

(2)化學除油。塑料表面鍍層被覆前處理除油的方法與涂層被覆前處理除油方法相同。

(3)敏化。敏化是使具有一定吸附能力的塑料表面上吸附一些易氧化的物質，如二氯化錫、三氯化鈦等。這些被吸附的易氧化物質，在活化處理時被氧化，而活化劑被還原成催化晶核，留在制品表面上。敏化的作用是為后續的化學鍍覆金屬層打基礎。

(4)活化。活化是借助于用催化活性金屬化合物的溶液，對經過敏化的表面進行處理。其實質是將吸附有還原劑的制品浸入含有貴金屬鹽的氧化劑的水溶液中，于是貴金屬離子作為氧化劑就被S2+n還原，還原了的貴金屬呈膠體狀微粒沉積在制品表面上，它具有較強的催化活性。當將此種表面浸入化學鍍溶液中時，這些微粒就成為催化中心，使化學鍍覆的反應速度加快。

(5)還原處理。經活化處理和用清水洗凈后的制品在進行化學鍍之前，用一定濃度的化學鍍時用的還原劑溶液將制品浸漬，以便將未洗凈的活化劑還原除凈，這稱為還原處理。化學鍍銅時，用甲醛溶液還原處理，化學鍍鎳時用次磷酸鈉溶液還原處理。

(6)化學鍍。化學鍍的目的是在塑料制品表面生成一層導電的金屬膜，給塑料制品電鍍金屬層創造條件，因此化學鍍 是塑料電鍍的關鍵性步驟。

電氣百科：塑料制品表面激光雕刻電鍍的方法介紹

一種塑料表面激光雕刻電鍍的方法，包括以下步驟：選擇一透光性的塑料材料；將該塑料材料的整個背面涂覆以透光性防鍍油墨印；將塑料材料的正面施以金屬膜涂覆的前處理；對該經金屬膜涂覆前處理的塑料材料上施以激光雕刻以定出所需的圖樣；以及對該塑料材料實施電鍍處理。本發明利用耐酸堿的油墨，在電鍍前處理過程中先于塑料對象背面進行防鍍處理，再于塑料對象正面依序完成化學鎳處理及激光雕刻處理，使圖樣在電鍍完成后可獲得高耐磨及不脫落及圖案多樣化的特性。

電氣百科：塑料真空鍍對金屬和涂料的選擇法

雖然塑料可以在許多場合代替金屬，但顯而易見缺乏金屬的質感，為此，需要采用一定的方法，在塑料表面鍍上一層金屬（鋁、鋅、銅、銀、金、鉻等），一種方法是采用類似化學鍍和電鍍的方法，另一種是直接在塑料表面進行真空噴鍍金屬—即在真空狀態下，將金屬融化后，以分子或原子形態沉積在塑料表面形成5—10μm的金屬膜。

真空噴鍍金屬需要與塑料表面底漆之間的良好配合，底漆的厚度通常為10—20μm，主要作用是防止塑料中水、有機溶劑、增塑劑等排出影響金屬附著。要求涂層硬度高、底漆具有可以修飾塑料缺陷，能提供一個光滑、平整的平面以利于真空鍍的性能，并與塑料底材和所鍍金屬附著牢固。通常選用雙組分常溫固化的聚氨酯和環氧涂料，低溫烘烤的氨基涂料以及熱塑性丙烯酸酯涂料。

金屬鍍膜在空氣中容易氧化變暗，同時還存在細微的真空等缺陷，所以要再涂上一層5—10μm的保護面漆。對面漆的要求是：透明、優良的耐水性、耐磨性、耐候性，不操作鍍金屬膜，對金屬鍍膜附著牢固。通常可采用丙烯酸酯清漆、聚酯清漆、聚氨酯清漆等，當底漆采用的是熱塑性丙烯酸酯涂料時，為防止面漆溶劑通過鍍膜缺陷溶蝕底漆，可以選用弱溶劑、快干性的面漆，如丙烯酸改性醇酸清漆、聚乙烯醇縮丁醛清漆、氨酯油等。

真空鍍金屬的工藝流程為：塑料表面處理（凈化、活化）→涂底漆→干燥→真空鍍金屬→涂面漆→干燥。

電氣百科：表面處理之塑料化學鍍鎳工藝的研究

塑料的廣泛應用,為人們的生活帶來了極大的便利.但由于塑料本身耐磨性能差,不導電、易變形,其應用受到了一定的限制.為了滿足特殊情況下對塑料性能的要求,采用化學鍍的方法,在塑料表面鍍上一層金屬,改善塑料的性能以及加工特性,使塑料的應用范圍更加廣泛,同時也拓寬了化學鍍的研究領域,具有一定的實用價值.

化學鍍是利用強還原劑在非金屬表面進行氧化還原反應,使金屬離子沉積在非金屬鍍件上的過程.塑料經過預處理及敏化、活化處理后,使塑料表面具有催化活性中心.這樣鎳離子經過催化活性中心的活化才能被還原劑還原而沉積在塑料表面,形成鍍層.要使化學鍍鎳能夠持續進行,所用還原劑的氧化還原電位必須比金屬的氧化還原電位更低.還原劑的氧化還原電位值越負表明它的還原能力越強.因為φ0H3PO3 H3PO2=-0.50V,φ0Ni2+ Ni=-0.25V,所以可以選用次亞磷酸鈉作還原劑來進行塑料化學鍍鎳.

塑料化學鍍鎳在催化劑條件下所發生的氧化還原反應為:

Ni2++2e→Ni,

H3PO2+H2O→H3PO3+2H++2e,

總反應:Ni2++H3PO2+H2O=Ni+H3PO3+2H+.

以上氧化還原反應在塑料表面上進行,還原劑次亞磷酸鈉被氧化,鎳離子被還原.金屬鎳在塑料表面上不斷析出,形成金屬鎳鍍層.

鍍件的預處理

鍍件的預處理包括化學除油和化學粗化.塑料進行化學鍍以前,由于其表面存在油污及其它雜質,影響到鍍層的質量,所以必須對鍍件進行化學除油,即分別用堿液和酸液除去塑料表面的油污.然后進行粗化處理,粗化處理的實質是一種腐蝕作用.鍍件表面經過腐蝕,變得微觀粗糙,使非金屬表面親水化,這樣就增大了鍍件與鍍層的接觸面積,更便于鍍件表面活性中心的沉積.化學除油時所用的溶液為1mol／L的氫氧化鈉溶液及1:1的鹽酸溶液,將塑料分別放入堿液和酸液中煮沸并水洗干凈.粗化處理液是將15gCrO3溶解于430mL濃硫酸,配成500mL溶液混合均勻.將塑料放入60～70℃的粗化液中,粗化處理50min即可,最后用蒸餾水沖洗干凈,烘干并稱重.

鍍件的敏化及活化處理

塑料在進行化學鍍時,其表面必須具有催化活性中心,這樣在化學鍍鎳過程中,才能起到催化作用,以加速鎳離子在塑料表面的沉積.要使塑料表面具有催化活性中心,必須對其進行敏化和活化處理.所謂敏化,就是使非金屬表面吸附一些易氧化的物質,在此后的活化處理時,該物質被氧化,塑料表面就形成活化層,即結晶核心.

敏化溶液:取5gSnCl2溶解于20mL濃鹽酸中,然后加入蒸餾水稀釋至500mL.為防止Sn2+被氧化成Sn4+,溶液中需放入一塊錫條.

活化溶液:稱取PdCl20.125g溶解于1.25mL 濃鹽酸,加蒸餾水稀釋至500mL.

敏化處理是將預處理過的塑料放入敏化液中,并在25℃的恒溫槽中恒溫,攪拌20min,然后水洗干凈.再進行活化處理,將鍍件放入活化劑中,室溫下浸泡5min,水洗干凈即可.

塑料化學鍍鎳

化學鍍鎳液的配制

鍍鎳液(A):分別稱取NiCl215g,NaAc25g.用去離子水配制成250mL溶液.

鍍鎳液(B):稱取NaH2PO2·H2O5g溶解于250mL去離子水中即可.

將經過活化處理的塑料置于一定溫度的鍍鎳容器中,先倒入鍍鎳液　(A)30mL,再倒入鍍鎳液(B)30mL,鍍鎳反應即開始.鍍鎳過程中每隔　10min　攪拌一次,反應1h結束.取出鍍件,經水洗后烘干稱重.

pH值的影響

實驗結果表明,鍍鎳溶液的PH值對鎳的沉積速度影響較大.隨著鍍液pH的增加,H2PO-2的還原 能力增強,因此鎳在塑料表面的沉積速度加大,這可由表1中看出.隨著pH值的升高,鍍液容易分解,出現混濁,從而降低了次亞磷酸鈉的還原能力,使鍍層質量先增加后降低.實驗發現,溶液的pH值過高時,鍍層變得灰暗、粗糙,鍍層結構松散,鍍層與塑料之間結合力較弱,且鍍層夾帶著鍍液的沉淀物共沉積,從而影響了鍍層的質量.實驗結果表明,塑料化學鍍鎳的最佳pH值應控制在5.1為宜.(pH用PHSJ-4APH計測定).

表1　35℃時不同pH值時鍍件的實驗結果

pH值 3.519 4.071 5.087 5.915 7.014 7.378 7.608

鍍件質量w／g　1.5020 1.5325 1.7443 1.6187 1.7139　1.5926 1.7144

鍍件增重△w／g0.0008 0.0014 0.0059 0.0047 0.0031　0.0018 0.0010

增重百分比(%)　0.053 0.091 0.34 0.29 0.18 0.11 0.058

鍍層 不均勻 較好 好 較好 灰白 灰色 暗灰

溫度的影響

塑料化學鍍鎳過程中,溫度是非常重要的影響因素.在敏化、活化、化學鍍鎳過程中,溫度都必須嚴格控制.經多次實驗可知敏化、活化過程溫度應控制在25℃為宜.溫度低時,敏化、活化效果不好,鍍層質量差且不均勻.提高溫度,有利于反應的進行,鎳的沉積速度加快.由表2可知,若溫度過高,鍍層質量反而下降.這是由于化學鍍鎳過程中,溫度過高,鍍液的揮發性增加,鍍液不穩定,容易分解而出現渾濁.這時鍍層變得粗糙,出現針孔和皺褶,鎳與塑料間結合力變小.根據實驗結果,確定塑料化學鍍鎳的溫度控制在35℃為宜.

表2　pH=5.13時不同溫度下塑料鍍件的實驗結果

溫度(℃) 30 35 40 45 50 60 70 80

鍍件質量(g)　1.6319　1.3237　1.7561　1.5130　1.8249　1.3564　1.5565　1.7406

鍍件增重(g)　0.0031　0.0111　0.0094　0.0045　0.0064　0.0065　0.0078　0.0142

增重百分比 0.19%　0.84% 0.54%　0.30% 0.35%　0.48% 0.50%　0.82%

鍍層 不均勻 好 較好 較好 較好 灰色 灰暗 皺褶

其它因素的影響

實驗中發現,若鍍液中還原劑次亞磷酸鈉的濃度提高,則鍍液的還原能力增強,鎳在塑料表面的沉積速度加大.但會使塑料鍍層的結構松散,鍍層與塑料之間的結合力變弱.另外由于受到空氣中氧氣的作用,鍍液不穩定,容易分解,出現混濁,不利于化學鍍鎳的進行,實驗中應注意鍍液的保護,防止氧化.

另外,鍍鎳的時間也是影響鍍層質量的因素之一.實驗發現,若鍍鎳時間過長,則塑料鍍件表面不光滑,且鍍層變灰.實驗證明鍍鎳時間控制在1h為宜.

塑料鍍鎳這一領域,有許多問題值得深入的研究,雖經多次的實驗,確定了其鍍鎳的最佳控制條件和工藝方法,但有些方面還需要進一步的探索.隨著研究的深入和加強,塑料化學鍍必將更加完善,其應用前景將更加廣闊,經濟效益也會得到充分發揮.

電氣百科：塑料件噴油加工的基礎知識

一、噴油特點

空氣噴油是目前油漆涂裝施工中采用得比較廣泛的一種涂飾工藝。空氣噴油是利用壓縮空氣的氣流，流過噴槍噴嘴孔形成負壓，負壓使漆料從吸管吸入，經噴嘴噴出，形成漆霧，漆霧噴身到被涂飾零部件表面上形成均勻的漆膜。空氣噴油可以產生均勻的漆，涂層細膩光滑；對于零部件的較隱蔽部件（如縫隙、凹凸），也可均勻地噴油。此種方法的涂料利用率較低大約在50％～60％左右。

塑料件噴油后，可獲得如下效果：

1.可遮蓋成型后制件的表面缺陷；

2.因塑料件本身著色比較困難，可利用噴油獲得多種色彩；

3.使塑料件的靜電性能得到改善，減少灰塵吸附；

4.增強了塑料件的硬度和耐擦傷性；

5.提高了塑料件的耐候性；

6.使塑件件表面的光澤任意調整；

7.砂紋漆、絨毛漆等一些特殊漆，可獲得較好的外觀及手感。

另外，塑料成型后表面狀態對外觀質量有很大的影響。要求成型后的表面平整光滑，均勻一致，不應有劃傷、飛邊、毛刺、凹坑、斑點、氣泡和明顯的熔接線。

二、塑料噴油工藝流程：退火除油消除靜電、除塵噴油烘干

1.退火：塑料成型時易形成內應力，涂裝后應力集中處易開裂。可采用退火處理或整面處理，消除應力。退火處理是把ABS塑料成型件加熱到熱變形溫度以下，即60℃，保溫2h。由于采用此種工藝需要大量的設備投資，因此，可采用整面處理的技術，即配置能夠消除塑件內應力的溶液在室溫下對塑件表面進行15～20min的處理即可。

2.除油：塑料件表面常沾有油污、手汗和脫模劑，它會使涂料附著力變差，涂層產生龜裂、起泡和脫落。涂裝前應進行除油處理。對塑料件通常用汽油或酒精清洗，然后進行化學除油化學除油后應徹底清洗工件表面殘留堿液，并用純水最后清洗干凈，晾干或烘干。

3.除電及除塵：塑料制品是絕緣體，表面電阻一般在1013Ω左右，易產生靜電。帶電后容易吸附空氣中的細小灰塵而附著于表面。因靜電吸附的灰塵用一般吹氣法除去十分困難，采用高壓離子化空氣流同時除電除塵的效果較好。

4.噴油：塑料涂層厚度為15~20μm，通常要噴油2~3道才能完成。一道噴油后晾干15min，再進行第二次噴油。需要光亮的表面還必須噴油透明涂料。涂后的制件對于阻燃性能基本沒有影響。

5.烘干：涂完后可在室溫下自干，也可在60℃條件下烘烤30min