表面潤濕和預處理基礎

      塑膠粘結問題廣泛存在于各個行業。這個問題的主要原因是由于對于許多塑膠來說，其化學性質上的惰性，以及無孔的低表面張力的表面。因此，絕大多數塑膠都是拒水的，具有很差的潤濕性。這些特性，盡管對設計工程師來說有很多優點，經常會造成二次組裝和裝飾的問題，如粘結，印刷，著色等。對于目前的高性能樹脂的表面預處理解決了許多粘結問題，同時也增強了粘結的強度。

      作為一般的規則，只有在當基材的表面能（達因/厘米）比液體的表面張力大約10達因/厘米時，才能得到可接受的粘結強度。在這種情況下，液體浸濕或黏附在表面。表面張力，表面能度量的指標，由于分子間作用力，借助這種力，所有的液體通過表面的收縮而使得所包含的體積具有最小的表面積。相對于液體的表面張力，如果固體基材的表面能越高，它的可潤濕性就越好，接觸角也將越小。

      處理的程度或質量將受到塑膠表面清潔度的影響。表面必須足夠干凈已得到最佳的預處理效果。表面的污染，如硅樹脂脫模劑，污垢，灰塵，油脂，油膜，和手印等，將會減弱處理效果。材料的純凈度也是一個重要的因素。處理過的塑膠的保質期取決于樹脂種類，構成，以及儲存區域的環境溫度。低分子量成份的比例將會限制處理過的產品的保質期，如抗氧化劑，可塑擠，活絡和抗靜電成份，著色劑和顏料，穩定劑等。把處理過的表面暴露于更高溫度環境，將增加分子鏈的遷移率。鏈的遷移率越高，處理效果的老化過程越快。處理過的聚合物鏈的遷移造成表面處理產生的粘結位離開表面。這些粘結位也許最終會遷移到聚合物表面，所以建議預處理完以后應盡快粘結，鍍膜，著色，或油漆。

      表面預處理用來提高聚合物的表面能，改善其潤濕性和粘結性。多種預處理過程應用在工業處理中，包括射頻冷等離子體，電暈處理，火焰等離子體。每一種方法都有自己特定的應用場合，都有自己獨特的優勢和潛在的缺陷。所有這些處理過程都有一個特點，產生了等離子體，一種極端活躍的氣體，由自由電子，正離子，和其他化學成分。在物理學中，這些等離子體產生的機制不同，但是他們對表面潤濕性的改善效果是相似的。如果提供足夠的能量，固體融化為液體，液體蒸發為氣體，氣體電離而成等離子體，因此等離子體又稱物質第四態。

      在等離子體中，自由電子，離子，亞穩態粒子，激發態粒子，和紫外線UV，能夠足夠高的能量撞擊表面，使得絕大多數基材表面的分子鍵斷裂。這就將在聚合物表面產生非常活躍的自由的激發態粒子（自由基）。這些自由基可以形成，鉸鏈，或者在氧氣出現時，能在基材表面快速反應形成不同的化學官能團。極性的官能團能夠形成和增強粘結性，其中包括羰基C=O，羧基HOOC，過氧化氫物HOO-，和羥基HO-等。甚至在聚合物中摻入少量的反應性官能團就能夠非常顯著的改善表面特性和可潤濕性