PC塑料等离子清洗提高表面粘接性-Plasma

聚碳酸酯(PC)具有良好的透光性能以及优良的抗冲击性能、耐热与耐寒性能、尺寸稳定性和电绝缘性能,广泛应用于轨道车辆车窗和灯罩等的制造!对于轨道车辆车窗和灯罩等的结构连接与缝隙密封常采用胶黏剂黏接技术。然而,由于PC材料表面呈惰性且在生产过程中难免引入脱模剂，其与胶黏剂的胶接界面稳定性和黏接强度较低，因此有必要对PC进行合适的表面处理来提升其黏接性能。

常见的表面处理方法有砂纸打磨、底涂处理和等离子清洗等,通常根据基材类型以及服役场景的实际需求选择合适的表面处理方法。砂纸打磨是一种简单有效的增加表面粗糙度的方法,常用于一些金属和橡胶等的黏接和涂层沉积中;底涂处理通常与涂覆胶黏剂或喷涂涂料工艺搭配使用,例如喷涂涂层前先在表面涂敷底涂剂,依靠底涂剂与涂层间的良好结合力使基材表面涂层附着力提升;等离子清洗能够提升材料表面润湿性，从而改善其黏接性能。

等离子清洗技术

等离子体清洗是一种通过等离子体对材料物体表面进行改性的技术方法,能够实现包括金属、玻璃、陶瓷以及广泛的聚合物等多种材料的表面附着性能的改变。等离子体可以去除样品表面原子,以达到激活表面的效果,还可以去除表面的污染物以达到清洗和改变表面形貌的效果,同时会在表面产生悬垂键或表面反应物质,改变表面能的大小。

等离子清洗对PC表面粘接性能的影响

表面接触角

固体表面的自由能越高,水滴在固体表面就会有越好的润湿性,滴在表面时的接触角就越小。PC表面自由能低,缺乏活性基团,直接粘接会出现粘不牢等情况。等离子体具有高效、无污染以及操作简单等特点,一种较好的聚合物表面处理手段,通过等离子体对PC表面进行处理,可以在PC表面引入官能团,促进PC与胶水结合。下图中显示了PC表面等离子体清洗时间与接触角的变化。

图1 等离子体清洗不同时间PC表面的接触

从图1可以看出,PC表面通过等离子体清洗之后,表面的接触角明显降低,氧等离子体在表面引入了极性基团,改变了PC表面的惰性,有利于其后续化学反应。

PC表面形貌分析

等离子清洗表面化学结构变化的同时引起表面形貌结构的变化,图2 为不同等离子体清洗时间下的PC表面形貌的AFM图像。从图中可以看出,未经等离子体清洗的PC表面粗糙度(Ra)为0.864 nm,在PC表面进行30 s的等 离子体处理,试样表面粗糙度增加至2.41 nm,当刻蚀时间持续增加,达到90 s 时,粗糙度增加至3.43 nm,说明在等离子清洗时,等离子的刻蚀作用,使表面粗糙度增加。从AFM图中推断,随着刻蚀时间的增加,PC表面生 成的亲水基团部分从原来的“岛”,逐渐连续形成均匀的表面微纳米改性层,因此 等离子体清洗使PC表面发生化学改性,形成连续亲水基团,提高粘接能力。

图2 等离子体清洗不同时间PC表面AFM形貌图

综上所述：等离子清洗通过物理刻蚀、化学活化和清洁作用，显著改善 PC 塑料的表面粘接性能，具有高效、环保、可控性强等优势，尤其适用于高可靠性粘接场景。