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电晕处理提升聚乙烯(PE)薄膜表面能,从而提高聚乙烯薄膜表面的润湿性与粘结性

2022-01-22【

聚合物的表面特性是其最重要的特性之一。聚乙烯(PE)是分子组成和分子结构最简单的树脂品种。由于其来源广、无毒、易加工、可重复加工、耐寒、耐湿等优点,不论在食品、日用品包装,还是在农业生产中,都具有广泛的用途。但由于PE膜是非极性材料,表面能比较低(30~32dynes/cm),其表面呈惰性和疏水性,因此不易与其他材料相复合或相混合,从而造成其亲水性、印刷性、染色性、抗静电性、粘结性以及与其他极性聚合物或无机填料的相容性差,限制了聚乙烯的进一步应用。

聚乙烯薄膜电晕处理的目的是改变其表面化学组成(如在膜表面引入极性基团),改善结晶形态和表面形貌(如提高膜表面的粗糙度),消除弱界面层,提高膜表面能,从而提高聚乙烯薄膜表面的润湿性与粘结性。目前工业上常使用电晕处理与表面涂覆提升聚乙烯薄膜表面能。

电晕处理聚乙烯薄膜

电晕处理法是商业上应用最广的在线处理聚乙烯薄膜的方法,其可在空气环境中进行。工业上已将该方法用于聚乙烯、聚丙烯的薄膜印刷和覆膜的表面预处理。电晕处理是将高频高电压(未达到击穿电压)施加于电极上,在电极附近产生强电场,气体介质被局部击穿而产生电晕放电,气体介质电离后,产生大量的等离子体及臭氧与聚乙烯表面分子作用,达到表面改性的目的。

电晕处理最主要的效果是对膜表面的氧化,在膜表面形成酮、醛、羧基、酯基、羟基、硝基等官能团。

电晕处理后,常温储存的聚乙烯薄膜的表面能随时间的增加而下降,印刷性随之下降,原因是疏水性回复。研究表明,随着电极电流的增大,聚乙烯薄膜的表面张力增大。

电晕处理法的优点是:操作简单,处理速度快,可在线处理,处理效果均匀,无废液污染,经济安全,容易控制,且处理深度仅为十几到几十纳米,对材料本体性能无影响。缺点是:在高电压操作时会产生臭氧,改性效果不持久,处理后不宜久置,需及时进行印刷、覆膜等后续操作。

聚乙烯为非极性聚合物,其表面粘结性与润湿性很差,对未经处理的聚乙烯薄膜表面进行胶水涂覆、印刷等操作很困难。可以使用电晕处理提升聚乙烯薄膜表面能,改善粘接性和印刷性能。




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