聚乙烯泡沫塑料表面处理技术

聚乙烯泡沫塑料具有良好的缓冲性能、热导率低隔热性能好、耐侯性好、耐老化好等优点已经被广泛应用于农业工业，汽车电子及民用等各个方面。对聚乙烯泡沫塑料的配方和生产技术的研究，性能研究及制备方法研究成果已经被广泛报道。但是随着聚乙烯泡沫塑料被应用到越来越多的高性能泡沫胶带产品和复合材料中去时，难以备上胶水，需要做表面处理，使其表面处理的问题正在被越来越广泛关注。

现有的表面处理方式有两种，一种是采取化学试剂处理，另一种是电晕处理。

1. 化学试剂处理 

化学试剂处理是比较传统的难粘材料表面处理的方法。其特点是：处理效果好；不需要特殊设备；使用容易。因此化学处理方法也一度在很多中小塑料企业被广泛应用。比较常见的有铬盐－硫酸法（Cr-H2SO4）、过硫酸盐法、铬酸法、氯磺化法、氯酸钾盐法、白磷法、高锰酸钾法等数十种。其原理是利用处理的液的强氧化性使材料表面被氧化而接上羰基、羧基、乙炔基、磺酸基等极性基。同时薄弱界面层因溶于处理液中而被破坏，同时形成许多炭化小点，以此来改善表面能增加粘接性。

对于聚乙烯泡沫塑料的处理来说，化学试剂处理的效果好且处理效果持续时间长。对于很多无法实现一步法生产的复合产品或胶带产品的生产企业来说，可以利用此特性将材料表面处理和最终复合的生产步骤分步进行，大大降低设备投资成本。 

传统的化学试剂处理方法虽然很实用却也存在某些缺点，比如处理速度慢且处理后的后处理比较麻烦，处理液污染比较大，处理过程容易对泡沫体造成损伤等。但是化学试剂处理聚乙烯泡沫塑料对于许多下游制品企业非常有意义，所以传统的化学试剂处理方法仍有很大的改进发展空间。

2. 电晕处理

与传统的湿态化学方法相比，电晕法成本低且可以在常温度非液态环境下运行从而改变聚乙烯泡棉的表面性能。在近几年，随着电晕设备制造商的技术日趋成熟，电晕处理已经成为聚乙烯泡沫塑料表面处理技术中被广泛采用且十分有效的处理方法。

电晕处理是一种电击处理，它利用高频高电压在被处理表面电晕放电使被处理表面发生变化从而改变表面性能。最新研究表明导致电晕处理后表面性能改变的因素主要有以下几种：

（1）化学变化：化学变化中主要的作用是氧化作用，活化氧与聚合物表面分子反应生成含氧官能团从而大幅增加表面能提高粘接性能。其次是表面分子发生交联限制部分分子的运动增加其分子量形成大分子量层，大分子量层（0.05-0.1um）会将表面的薄弱界面层（油脂，蜡类及低分子析出物）破坏以起到清洁表面提高表面能的作用。

（2）物理变化：表面形貌改变是提高表面能的主要原因。电晕放电是一种高能量粒子轰击聚合物表面的过程，表面会形成微小的斑点，造成表面粗化以提高粘结效果。

（3）永久极化驻极体形成：将聚乙烯置于强电场中时介电质会诱导出电流，这个永久极化的驻极现象会使材料表面产生自粘性。由驻极体形成的表面电荷随时间而衰减且在高温下加快衰减，所以自粘强度会随时间延长而减弱。

对于聚乙烯泡沫塑料的电晕表面处理来说，氧化作用及永久极化驻极体的效果会是主要效果。泡沫塑料的表面形貌比较粗糙，所以电晕处理的物理效果还有待考证。但是不同泡沫塑料的泡孔结构不同的孔壁厚度孔壁强度会对电晕处理的效果产生什么样的影响还不得而知，不同的发泡配方中的添加剂（发泡剂，交联剂）对电晕效果的影响的研究报道也比较少，这也许将是接下来可以进行研究的一个方向。

3. 电晕处理在聚乙烯泡沫塑料中的应用

因为聚乙烯泡沫塑料的许多特性与薄膜有着非常大的差别，比如强度密度等性能。因此电晕技术在应用到处理聚乙烯泡沫塑料表面时，会有一些与处理薄膜的不同之处。处理聚乙烯泡沫塑料电晕设备及工艺的选用与普通处理薄膜的电晕处理会有所不同。一般来说普通薄膜的处理功率需在10KV以上，而泡沫塑料的处理功率则只需在2KV左右便可完成。因为普通泡沫塑料的表面强度非常低，高功率的处理很容易将泡沫击穿或烧焦。因此通常来说，电晕处理泡沫塑料的速度比较慢以保证处理质量。

电晕处理效果不稳定，对于泡沫塑料而言，因为其处理功率不能过高，表面氧化程度比较有限，驻极体数量和强度都会减少，所以电晕处理效果更不稳定。所以通常对于泡沫塑料来说，电晕处理后都需及时使用以放置处理效果减退。这就对整套生产线设备和处理工艺控制提出较高要求。

聚乙烯泡沫塑料在胶带行业和特殊复合材料行业被广泛应用的同时其表面处理的研究也显得越来越重要。传统化学处理以处理效果稳定投资小等优势被众多企业使用，但是其精确控制问题还需改进。电晕处理技术已经被广泛应用与聚乙烯泡沫塑料的表面处理上，其处理速度快设备投资相对较小。但是处理效果不稳定不均匀且处理时效短等缺点也急待解决，并且泡沫塑料本身的结构性能对电晕处理效果的反应也需要更多的研究来解释。现存的众多处理技术单独研究及应用已日趋完善，但是工业化大规模的生产制造仍然需要更稳定成本更低更有效率聚乙烯泡沫塑料表面处理技术。估计在不久的将来，各种技术优点组合的复合技术会被研究并在市场慢慢被应用推广。