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常压等离子处理对TPU管黏接性能的影响

2021-07-06
目前,国内黏接技术是使用适当的接头形式和合理的黏接工艺而达到连接目的。近年来,黏接技术的应用已渗入到国民经济中的各个部门,成为工业生产中不可缺少的技术,在高技术领域中的应用也十分广泛。但是黏接效果依然会受到周围极端环境的影响:①胶黏剂在暴露于高温环境下,会发生某种程度的降解,力学性能降低,因此黏接强度会降低。②胶黏剂在湿热环境下会水解而丧失强度和硬度,严重时甚至液化;水还会渗入胶层,取代黏接界面的胶黏剂,从而使黏接强度降低。③在超低温条件下接头内会产生应力集中和应力梯度,从而影响接头黏接效果。TPU管和ABS接头的黏接效果同样也受上述几种环境因素影响,本文中的试验为了增强TPU管和ABS接头的黏接强度,减少外部环境对黏接效果的影响,采用等离子处理的方法,即对TPU管进行等离子处理,以增强TPU管的浸润效果和亲水性,从而增强TPU管和ABS接头的黏接效果。
 
通过常压等离子工艺对粘合面进行精确预处理及精细清洗后,使用者可使用先进的不含溶剂的UV粘合剂以及水溶性材料。 由于表面的有效活化,互不相容的物质也可被粘接到一起,以至于粘合剂可以附着在那些原本很难粘接的表面(如非极性塑料)上,额外的化学底漆预处理或表面打磨和冲洗成为多此一举。这还避免了生产过程中挥发性碳氢化合物(VOC) 的排放。
 
当等离子体处理时间从0s增加到240s时,静态水接触角随着处理时间的延长总体上可以分为两个阶段:第一阶段(处理时间0~120s),TPU管表面的接触角呈现出锐减的趋势,由0s时的98.70°急剧下降到22.32°,TPU管表面的亲水性大幅提高。第二阶段(处理时间120~240s),TPU管表面的接触角随时间的继续增加略有降低,基本趋于稳定状态。这可能是因为在整个改性过程的前120s内,随着处理时间的增加,TPU管表面被活化,引入的亲水性基团逐渐增多,同时刻蚀作用加强,TPU管表面的比表面积增大,从而导致TPU管表面的亲水性不断提高。随着处理时间持续增大,TPU管表面含氧基团的植入率达到最大值以后便逐渐趋于稳定,再延长处理时间对TPU管表面的亲水性影响不大。
 
在塑料与塑料、塑料与金属的多组分复合材料加工技术中,常压等离子工艺在清洗及改善粘接能力方面亦潜力巨大。该工艺还可用于热塑性塑料一热塑性塑料粘接、热塑性塑料一热固塑料粘接、热塑性塑料-硅橡胶粘接等。

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