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聚碳酸酯(PC)具有良好的透光性能以及優(yōu)良的抗沖擊性能、耐熱與耐寒性能、尺寸穩(wěn)定性和電絕緣性能,廣泛應(yīng)用于軌道車輛車窗和燈罩等的制造!對(duì)于軌道車輛車窗和燈罩等的結(jié)構(gòu)連接與縫隙密封常采用膠黏劑黏接技術(shù)。然而,由于PC材料表面呈惰性且在生產(chǎn)過程中難免引入脫模劑，其與膠黏劑的膠接界面穩(wěn)定性和黏接強(qiáng)度較低，因此有必要對(duì)PC進(jìn)行合適的表面處理來提升其黏接性能。

常見的表面處理方法有砂紙打磨、底涂處理和等離子清洗等,通常根據(jù)基材類型以及服役場(chǎng)景的實(shí)際需求選擇合適的表面處理方法。砂紙打磨是一種簡單有效的增加表面粗糙度的方法,常用于一些金屬和橡膠等的黏接和涂層沉積中;底涂處理通常與涂覆膠黏劑或噴涂涂料工藝搭配使用,例如噴涂涂層前先在表面涂敷底涂劑,依靠底涂劑與涂層間的良好結(jié)合力使基材表面涂層附著力提升;等離子清洗能夠提升材料表面潤濕性，從而改善其黏接性能。

等離子清洗技術(shù)

等離子體清洗是一種通過等離子體對(duì)材料物體表面進(jìn)行改性的技術(shù)方法,能夠?qū)崿F(xiàn)包括金屬、玻璃、陶瓷以及廣泛的聚合物等多種材料的表面附著性能的改變。等離子體可以去除樣品表面原子,以達(dá)到激活表面的效果,還可以去除表面的污染物以達(dá)到清洗和改變表面形貌的效果,同時(shí)會(huì)在表面產(chǎn)生懸垂鍵或表面反應(yīng)物質(zhì),改變表面能的大小。

等離子清洗對(duì)PC表面粘接性能的影響

表面接觸角

固體表面的自由能越高,水滴在固體表面就會(huì)有越好的潤濕性,滴在表面時(shí)的接觸角就越小。PC表面自由能低,缺乏活性基團(tuán),直接粘接會(huì)出現(xiàn)粘不牢等情況。等離子體具有高效、無污染以及操作簡單等特點(diǎn),一種較好的聚合物表面處理手段,通過等離子體對(duì)PC表面進(jìn)行處理,可以在PC表面引入官能團(tuán),促進(jìn)PC與膠水結(jié)合。下圖中顯示了PC表面等離子體清洗時(shí)間與接觸角的變化。

圖1 等離子體清洗不同時(shí)間PC表面的接觸

從圖1可以看出,PC表面通過等離子體清洗之后,表面的接觸角明顯降低,氧等離子體在表面引入了極性基團(tuán),改變了PC表面的惰性,有利于其后續(xù)化學(xué)反應(yīng)。

PC表面形貌分析

等離子清洗表面化學(xué)結(jié)構(gòu)變化的同時(shí)引起表面形貌結(jié)構(gòu)的變化,圖2 為不同等離子體清洗時(shí)間下的PC表面形貌的AFM圖像。從圖中可以看出,未經(jīng)等離子體清洗的PC表面粗糙度(Ra)為0.864 nm,在PC表面進(jìn)行30 s的等 離子體處理,試樣表面粗糙度增加至2.41 nm,當(dāng)刻蝕時(shí)間持續(xù)增加,達(dá)到90 s 時(shí),粗糙度增加至3.43 nm,說明在等離子清洗時(shí),等離子的刻蝕作用,使表面粗糙度增加。從AFM圖中推斷,隨著刻蝕時(shí)間的增加,PC表面生 成的親水基團(tuán)部分從原來的“島”,逐漸連續(xù)形成均勻的表面微納米改性層,因此 等離子體清洗使PC表面發(fā)生化學(xué)改性,形成連續(xù)親水基團(tuán),提高粘接能力。

圖2 等離子體清洗不同時(shí)間PC表面AFM形貌圖

綜上所述：等離子清洗通過物理刻蝕、化學(xué)活化和清潔作用，顯著改善 PC 塑料的表面粘接性能，具有高效、環(huán)保、可控性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，尤其適用于高可靠性粘接場(chǎng)景。