一种塑胶件的表面多段增压氟化处理方法技术

本发明专利技术公开了一种塑胶件的表面多段增压氟化处理方法，除了将塑胶件清洗烘干，并用氮气置换氟化设备密闭的反应腔体内部空气外，其核心工艺是将反应腔体内部温度预热至35～45℃，然后通入氟、氮、氧混合气体，其中氟、氮气体积比为1:6～1:10，而氧气占氟气体积的1/200～1/400；反应分成n个压力阶段进行，n取自2～5的自然数，第1压力阶段腔体压力为5～10mbar，相邻压力阶段的压力提高量δP为5～100mbar，且每个压力阶段下反应时间为3～10分钟；最后反应结束取出塑胶件。该方法能有效提高塑胶件的表面能，并保持稳定，从而确保其与油墨、油漆、胶水、涂料和箔等材料更好的结合，获得更佳的结合效果。

【技术实现步骤摘要】
一种塑胶件的表面多段增压氟化处理方法
本专利技术涉及一种塑胶件的表面多段增压氟化处理方法。
技术介绍
塑胶件具有易成型、质量轻及其它良好的物理及化学性能，因而被广泛应用于包装、日常生活用品及汽车等工业领域。已有技术中塑胶件制品表面依据不同的功能要求(如印刷或提高抗侵蚀和耐老化性能等)需要喷涂油墨、油漆、胶水、涂料等，或通过烫箔工艺来附加不同材料，然而塑胶件较为惰性的化学结构决定了它与其他材料的极差的粘合性。为了改善这一缺点，有必要对塑胶件表面进行表面预处理，改变表面极性来增强其表面化学活性与表面能，确保塑胶件与油墨、油漆、胶水和涂料等材料更好的粘合性能。塑胶件表面的可湿性是油墨、油漆、胶水、涂料等附着的基础。可湿性用材料表面湿润张力值的大小来衡量。湿润张力的大小决定一种液体在一种固体表面上的展延性。液体表层的切线与固体表面间所形成的夹角，即接触角，表示该表面润湿性能的强弱，接触角越大，润湿性能越差，表面湿润张力越小。对塑胶件进行印刷、复合、喷涂或烫箔时，塑胶件表面的可湿性必须比油墨、胶水、涂料或箔的可湿性高。否则其展延、转移及附着均会发生困难，必须对其表面进行处理，以提高表面湿润张力值。目前，市场上常用的塑胶件表面处理方法主要是火焰处理和等离子体处理。但在实践过程中，我们发现火焰处理和等离子体处理方法存在下述问题：第一，火焰处理对制品的形状与厚度有要求，当制品不规则时火焰无法扫到表面。其次火焰处理提高制品表面粘接效果具有一定的时效性，随着存放时间的延长表面改性的效果在不断的复原，复原到一定的效果后，表面改性效果趋于稳定。最后火焰处理对制品的材料有要求，从火焰处理的效果来看，处理温度越高，处理时间越长，效果越明显，但对材料的耐高温的要求要很高，弹性体无法处理。而等离子体处理时间的长短也会对处理后材料表面动态特征产生影响，等离子体处理越短时效性越明显。这主要由于等离子处理时间对高聚物材料表面被氧化层厚度的影响。等离子体处理时间越短，材料表面被氧化层的厚度越小，时效性越显著；反之处理时间越长，被氧化层的厚度越大，时效性越不明显。从性能测试与结果来看，等离子体的处理效果要好于火焰处理，目前等离子体主要有大气式的与真空式的两种，真空式的处理效果要好于大气式的，目前实行工业批量生产时用的主要是大气式的，气源采用压缩空气或氮气。同等处理工艺下，不同材料的等离子体处理效果差距很大，但等离子体对弹性体与PP的处理效果较差，PC处理后表面改性的效果很明显。总结来说火焰与等离子体在处理塑胶体表面时都存在下列缺陷：(1)火焰与等离子体处理后的材料表面还处于亚稳态，这种不稳定的高能状态必然引起能量释放，导致表面改性出现复原；(2)火焰与等离子体处理后表面暴露在空气中，会吸附空气中的小分子也会导致表面能下降；(3)火焰与等离子体处理后，材料表面的极性基团会翻转，同时，分子链段也会发生迁移潜入本体内，即改性表面被埋覆，也可以说是高分子材料表面动态重组的过程引起表面改性的时效性。
技术实现思路
本专利技术目的是：提供一种塑胶件的表面多段增压氟化处理方法，该方法能够有效提高塑胶件的表面能(湿润张力值)，并保持稳定，不会随时间减弱，从而确保其与油墨、油漆、胶水、涂料和箔等材料更好的结合，获得更佳的结合效果，大大提高塑胶件的表面处理质量。本专利技术的技术方案是：一种塑胶件的表面多段增压氟化处理方法，其特征在于包括下述步骤：1)将塑胶件清洗并烘干；2)将烘干后的塑胶件放入氟化设备的反应腔体内，通入氮气，置换反应腔体内的空气3～5次；3)将反应腔体内部温度预热至35～45℃，然后通入氟气、氮气和氧气的混合气体进行反应，混合气体中氟气和氮气的体积比为1:6～1:10，而氧气的体积占比为氟气体积的1/200～1/400；反应分成n个压力阶段进行，n取自2～5的自然数，第1压力阶段反应腔体内部压力控制在5～10mbar，之后每个压力阶段相比前一压力阶段的压力提高量δP为5～100mbar，且每个压力阶段下，当压力升高达到预定值后，反应时间为3～10分钟；4)反应结束后，抽除反应腔体中的氟气，并且用氮气多次吹扫反应腔体内气氛后，打开反应腔体取出塑胶件。进一步的，本专利技术中当n取3～5的自然数时，各压力提高量δP的取值也是逐步提高的。更进一步的，本专利技术中所述步骤3)中分5个压力阶段进行反应，其中：第2压力阶段，反应腔体内部压力调节至15～20mbar；第3压力阶段，反应腔体内部压力调节至30～40mbar；第4压力阶段，反应腔体内部压力调节至80～100mbar；第5压力阶段，反应腔体内部压力调节至150～180mbar。最为优选的，上述各压力阶段的压力调节为下述值：第1压力阶段，反应腔体内部压力调节至5mbar；第2压力阶段，反应腔体内部压力调节至20mbar；第3压力阶段，反应腔体内部压力调节至40mbar；第4压力阶段，反应腔体内部压力调节至80mbar；第5压力阶段，反应腔体内部压力调节至150mbar。进一步的，本专利技术中所述混合气体中氟气和氮气的体积比为1:8～1:9，而氧气的体积占比为氟气的1/300～1/400。更进一步的，本专利技术中所述混合气体中氟气和氮气的体积比为1:9，而氧气的体积占比为氟气的1/400。进一步的，本专利技术中所述各压力阶段反应腔体内部的温度均控制在40℃。本专利技术的优点是：1、本专利技术提供的这种塑胶件的表面多段增压氟化处理方法，相比常规的火焰与等离子体表面处理方法，具备下列有益效果：(1)火焰与等离子体处理后的材料表面还处于亚稳态，这种不稳定的高能状态必然引起能量释放，导致表面改性出现复原；而本专利技术方法处理后在塑胶件的表面形成了极性基团以C-F为主，而此基团是很稳定的；(2)火焰与等离子体处理后表面暴露在空气中，会吸附空气中的小分子也会导致表面湿润张力值下降；而本专利技术方法处理过程是在密闭的反应腔体中进行的，不会吸附空气中小分子导致表面湿润张力值下降；(3)火焰与等离子体处理后，材料表面的极性基团会翻转，同时，分子链段也会发生迁移潜入本体内，即改性表面被埋覆，也可以说是高分子材料表面动态重组的过程引起表面改性的时效性。不同材料、不同工艺所反应出的时效性是不同的；而本专利技术方法的处理不存在时效性，表面改性的效果是永久的，表面湿润张力值的保持是持久和稳定的。应该说经本专利技术方法处理后的塑胶件的表面能提升很大，尤其可以满足水性喷涂与水性胶粘接的需要，大大提高它们的结合力。2、本专利技术方法相比常规氟化处理手段，由于分压力阶段来使反应持续进行，通过调整并逐步提升各阶段的氟化压力，可以使得塑胶件表面氟化层的厚度不断增加，确保氟化进程的稳定进行，极大的提升氟化效果。其中第1压力阶段的压力设定的相对较低，能够防止塑胶件的内部聚合物分子在瞬间接触到高浓度氟气而引起“燃烧”损坏制品。具体实施方式下面我们结合具体的实施例对本专利技术提供的塑胶件的表面多段增压氟化处理方法做下列说明。实施例1：针对塑胶件的表面处理方法由下述步骤组成：1)将塑胶件清洗并烘干；2)将烘干后的塑胶件放入氟化设备密闭的反应腔体内，通入氮气，置换反应腔体内的空气4次；3)将反应腔体内部温度预热至40℃，然后通入氟气、氮气和氧气的混合气体进行反应，混合气体中氟气和氮气的体积比为1:9，而氧气的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种塑胶件的表面多段增压氟化处理方法，其特征在于包括下述步骤：1)将塑胶件清洗并烘干；2)将烘干后的塑胶件放入氟化设备密闭的反应腔体内，通入氮气，置换反应腔体内的空气3～5次；3)将反应腔体内部温度预热至35～45℃，然后通入氟气、氮气和氧气的混合气体进行反应，混合气体中氟气和氮气的体积比为1:6～1:10，而氧气的体积占比为氟气体积的1/200～1/400；反应分成n个压力阶段进行，n取自2～5的自然数，第1压力阶段反应腔体内部压力控制在5～10mbar，之后每个压力阶段相比前一压力阶段的压力提高量δP为5～100mbar，且每个压力阶段下，当压力升高达到预定值后，反应时间为3～10分钟；4)反应结束后，抽除反应腔体中的氟气，并且用氮气多次吹扫反应腔体内气氛后，打开反应腔体取出塑胶件。

【技术特征摘要】
1.一种塑胶件的表面多段增压氟化处理方法，其特征在于包括下述步骤：1)将塑胶件清洗并烘干；2)将烘干后的塑胶件放入氟化设备密闭的反应腔体内，通入氮气，置换反应腔体内的空气3～5次；3)将反应腔体内部温度预热至35～45℃，然后通入氟气、氮气和氧气的混合气体进行反应，混合气体中氟气和氮气的体积比为1:6～1:10，而氧气的体积占比为氟气体积的1/200～1/400；反应分成n个压力阶段进行，n取自2～5的自然数，第1压力阶段反应腔体内部压力控制在5～10mbar，之后每个压力阶段相比前一压力阶段的压力提高量δP为5～100mbar，且每个压力阶段下，当压力升高达到预定值后，反应时间为3～10分钟；4)反应结束后，抽除反应腔体中的氟气，并且用氮气多次吹扫反应腔体内气氛后，打开反应腔体取出塑胶件。2.根据权利要求1所述的一种塑胶件的表面多段增压氟化处理方法，其特征在于当n取3～5的自然数时，各压力提高量δP的取值也是逐步提高的。3.根据权利要求2所述的一种塑胶件的表面多段增压氟化处理方法，其特征在于：步骤3)中分5个压力阶段进行反应，其中：第2压力阶段，反应腔体内部压力调节至...

【专利技术属性】
技术研发人员：李清太，陈超，陈金春，
申请(专利权)人：江苏龙灯博士摩包装材料有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32