大氣等離子體清洗可有效增強UV涂料與塑料的粘合性

UV 涂層能夠為產品帶來更具吸引力的外觀，并且UV涂層為塑料零件制造商提供了許多好處，包括提高性能、增強外觀和各種工藝優(yōu)勢、快速成膜，然而提供了這些好處，使用UV涂層時表面附著力的難題也隨之而來。由于這些涂層通常很少或根本不含溶劑，因此實現粘合更具有挑戰(zhàn)性。常規(guī)的解決辦法是利用化學處理，或使用UV底涂劑來解決粘附上出現的問題，目的是增強材料表面的附著力，增強粘結力。我們通過測試發(fā)現，大氣等離子體提供了一種特別有效的手段，對于提高UV固化涂料對各種塑料材料的粘附力。

首先，與傳統(tǒng)的熱烘烤和固化相比，紫外線固化是一個非?？焖俚倪^程。UV涂層的另一個吸引人的特點是其持久的表面性能，最顯著的是良好的耐刮性和抗損傷性。這些堅硬的表面特性使得紫外光固化涂料在硬木地板、光學涂料和CD/DVD涂料等應用中的普及。

UV涂料因其環(huán)保效益而受到環(huán)境監(jiān)管機構的關注。粉末涂料幾乎不排放揮發(fā)性有機化合物和有害空氣污染物，但也不含溶劑。然而，溶劑的缺乏使黏著更加困難，大多數粉末施涂者在粉末涂層之前大量投資于化學預處理?？傊?，UV涂層在許多方面為用戶提供了誘人的好處，同時也給正確黏著帶來了巨大的障礙?？焖俟袒透呓宦撁芏葘е聶C械應力。這些應力加上沒有溶劑，減少了成功粘合的機會。UV固化涂層雖然可以提供所需的性能，但不能粘附在零件上。與傳統(tǒng)涂層相比，UV固化涂層需要更高的表面能來獲得足夠的性能。

首先，我們總結一下常用的提高表面性能的方法，下一步我們重點介紹大氣等離子體清洗增強UV涂層粘附力的最新研究結果。

有幾種方法可以改善涂層與塑料基材的粘合性。這些措施包括修改基材的成分，重新配方化涂層，向工藝中添加促粘劑，再涂一層底漆，或使用火焰或等離子表面處理提高基材表面的能量水平。塑料表面上的污染物會限制粘附力。這些污染物可能是塑料外部的，如土壤、脫模劑或油性指紋?；蛘?，當材料遷移到表面時，污染物可能來自塑料內部。一種常見的方法是找到合適的清潔劑，如溶劑來去除它們。用溶劑手動擦拭零件會對工人的安全造成影響，因為接觸有害或腐蝕性清潔劑和溶劑以及這些清潔劑排放的有害物質可能很危險。手工處理也很費時。對于高速處理，如果污染物殘留很薄，使用自動去除方法（如等離子體去除）可能更加具有成本效益。

提高粘合力的有效方法是改變塑料的表面化學性質。構成聚合物表面大部分的飽和碳氫化合物也是相對惰性的，與涂層中的活性物質幾乎沒有親和力。等離子體處理通過改變表面的碳氫化合物化學來提高表面和涂層之間的粘合性。粘合要求在涂層塑料界面上施加強大的力，以促進粘合。等離子體可以用來顯著增加這種表面能。等離子體用親水性和疏水性物質取代飽和烴。利用氧氣來創(chuàng)造功能，可以增加表面的濕潤性。在戶外等離子體中產生的離子、電子和自由基以足夠的能量撞擊塑料表面，從而在大多數塑料基板的表面上分裂分子鍵。這種分解產生自由基，在氧存在下快速反應形成官能團，包括羰基（C=O）、羧基（HOOC）、過氧化氫（HOO-）和羥基（HO-）。即使是相對少量的這些反應性官能團，對提高粘附力也非常有益。等離子體處理對UV涂層粘附的有益影響已在以往的研究中已經得到證實。例如，大氣等離子對提高汽車內飾用聚酰胺筋膜粘合力的影響。等離子處理對涂層生物醫(yī)學設備的有益效果，等離子可以消除對塑料進行紫外線固化應用的動力清洗和粘合促進劑的使用。

20世紀90年代后期商業(yè)化的UV粉末涂料的出現，將粉末涂料的應用范圍從傳統(tǒng)金屬制品擴展到使用熱敏性基材（如塑料和木材）的市場。 UV粉末結合了粉末涂料的成本效率，耐久性和環(huán)境友好性，以及UV交聯提供的更快的速度和更低的溫度使得UV固化粉末涂料在一系列應用中表現出非常不錯的效果，但也認識到實現材料粘附的難度。

改善粘合性的替代方法，例如重新配制涂層或塑料，是昂貴且耗時的。其他技術，例如手動溶劑清洗，對于高速自動化過程是不切實際的，并且要求工人處理經常有害的溶劑和危險的VOC，這些VOC會造成嚴重的健康和環(huán)境和安全問題。

測試使用常壓等離子體清洗材料表面，以克服與UV液體和粉末涂料相關的粘附失效。測試結果表明大氣等離子體可有效增強UV涂料與塑料的粘合性。我們的測試還表明，等離子表面處理可以為多種UV粉末應用于許多普通塑料提供強有力的解決方案。