“高冷” 塑料變身記！看表面處理技術(shù)如何施展
2025-9-15 11:48:03
你是否曾留意過身邊形形色色的塑料制品？它們看似普通，卻在生活中無處不在。然而，你知道嗎？這些塑料制品在光鮮亮麗或具備特殊功能的背后，隱藏著一門關(guān)鍵的 “魔法技藝”—— 表面處理技術(shù)。
想象一下，塑料，因其自身結(jié)晶度大、極性小、表面能低且不導(dǎo)電等特性，就像一個(gè) “高冷” 的對(duì)象，要讓涂層完美附著、實(shí)現(xiàn)鍍層被覆，或是在其表面進(jìn)行精美印刷，并非易事。但正是通過各種表面處理技術(shù)，如同施展神奇魔法，塑料制品才能突破這些局限，滿足我們生活、工業(yè)等各領(lǐng)域多樣化的需求。
從涂層被覆到鍍層被覆，從解決印刷難題到提升綜合性能，這背后究竟有著怎樣的奧秘？接下來，就讓我們一同揭開塑料制品表面處理技術(shù)的神秘面紗，探索這一神奇領(lǐng)域的無限可能。
一、涂層被覆的前處理
塑料制品的除油
塑料制品表面常存在油污和脫模劑，影響涂層被覆的附著力，因此除油是必要步驟。除油方法與金屬制品表面除油類似，主要有有機(jī)溶劑清洗和含表面活性劑的堿性水溶液除油兩種。
有機(jī)溶劑除油：適用于清洗石蠟、蜂蠟、脂肪等有機(jī)性污垢。所選有機(jī)溶劑需滿足對(duì)塑料不溶解、不溶脹、不龜裂，沸點(diǎn)低、易揮發(fā)、無毒且不燃的條件。例如，某些特定的有機(jī)溶劑能有效去除塑料表面的有機(jī)污垢，同時(shí)不會(huì)對(duì)塑料本身造成損害。
堿性水溶液除油：適用于耐堿塑料。溶液中含有苛性鈉、堿性鹽以及表面活性物質(zhì)，常用的為 OP 系列（烷基苯酚聚氧乙烯醚），其不會(huì)形成泡沫，也不會(huì)殘留在塑料表面，能有效去除塑料表面的油污。
塑料制品表面的活化
活化旨在提高塑料的表面能，使涂料更易潤(rùn)濕和吸附。常見方法包括化學(xué)品氧化法、火焰氧化法、溶劑蒸氣浸蝕法和電暈放電氧化法等，其中化學(xué)品氧化法應(yīng)用最為廣泛。
學(xué)品氧化法：常用鉻酸處理液，典型配方為重鉻酸鉀 4.5%，水 8.0%，濃硫酸(96%以上)87.5%。對(duì)于一些塑料制品，如聚苯乙烯及 ABS 塑料，有時(shí)未進(jìn)行該處理也可直接涂層被覆，但為獲得高質(zhì)量涂層，也常采用此處理。例如，ABS 塑料脫脂后，可用較稀的鉻酸處理液浸蝕，典型處理配方為鉻酸 420g/L，硫酸(比重 1.83)200ml/L，處理工藝為 65℃ - 70℃/5min - 10min，隨后水洗凈并干燥。此方法優(yōu)點(diǎn)是能均勻處理復(fù)雜形狀塑料制品，但操作存在危險(xiǎn)且有污染問題。
火焰氧化法：將空氣加熱到高溫(3000℃以上)形成等離子體，激活空氣中的氧分子，使材料表面形成帶有碳分子的極性分子，增加表面對(duì)油墨的吸附力。該方法曾廣泛用于處理聚乙烯、聚丙烯等厚度超 10 毫米的塑料，如今多用于鑄模或吹模工藝，以及紙版和包裝食品、飲料材料的表面處理。
溶劑蒸氣浸蝕法：常用三氯乙烯溶液，溫度控制在 65 - 75℃，用溶劑蒸氣浸蝕后需快速涂裝，時(shí)間宜在 30 - 60 秒內(nèi)，否則侵蝕后的表面很快恢復(fù)。該方法適用于形狀復(fù)雜的聚烯烴塑料。此外，也可用氯仿、二氯甲烷或甲苯、丙酮的混合溶劑處理塑料表面，去除污塵，增加印刷和涂裝牢度。
電暈放電氧化法：在平板電極對(duì)面的針狀電極上加正電壓，電壓升高到一定數(shù)值時(shí)，針尖伸展的發(fā)光部分觸及平板電極形成等離子體，使塑料表面產(chǎn)生游離基反應(yīng)，聚合物交聯(lián)，表面變粗糙，增加對(duì)極性溶劑的潤(rùn)濕，進(jìn)而提高附著能力。如今，幾乎所有塑料薄膜、紙張及金屬箔材料都采用此方法處理。
二、鍍層被覆的前處理
鍍層被覆前處理對(duì)于塑料制品至關(guān)重要，其目的在于提高鍍層與塑料表面的附著力，并使塑料表面形成導(dǎo)電金屬底層。這一過程主要涵蓋了機(jī)械粗化、化學(xué)除油、化學(xué)粗化、敏化處理、活化處理、還原處理和化學(xué)鍍等工序。
首先是機(jī)械粗化與化學(xué)粗化。機(jī)械粗化通過機(jī)械手段使塑料表面變粗，以此增加鍍層與基體的接觸面積，不過其所能達(dá)到的結(jié)合力僅約為化學(xué)粗化的10%。而化學(xué)粗化運(yùn)用化學(xué)方法讓塑料表面變得粗糙，相比機(jī)械粗化，能更有效地提升鍍層附著力。此外，化學(xué)除油工序與涂層被覆前處理的除油方式一致，可通過有機(jī)溶劑清洗或堿性水溶液除油，去除塑料表面的油污和脫模劑，為后續(xù)處理奠定基礎(chǔ)。
其次是敏化、活化與還原處理。敏化處理時(shí)，具有吸附能力的塑料表面會(huì)吸附像二氯化錫、三氯化鈦這類易氧化物質(zhì)，在后續(xù)活化處理中，這些物質(zhì)被氧化，活化劑則被還原成催化晶核留在制品表面，為化學(xué)鍍覆金屬層打下基礎(chǔ)。
活化處理借助催化活性金屬化合物溶液對(duì)敏化后的表面進(jìn)行處理，將吸附還原劑的制品浸入含貴金屬鹽的氧化劑水溶液，使貴金屬離子被還原，形成具有催化活性的膠體狀微粒沉積在制品表面，加快化學(xué)鍍覆反應(yīng)速度。經(jīng)活化處理并洗凈后的制品，在化學(xué)鍍前需用化學(xué)鍍還原劑溶液浸漬，以還原除凈未洗凈的活化劑，如化學(xué)鍍銅用甲醛溶液，化學(xué)鍍鎳用次磷酸鈉溶液。
最后是化學(xué)鍍。這是塑料電鍍的關(guān)鍵步驟，旨在塑料制品表面生成導(dǎo)電金屬膜，從而為電鍍金屬層創(chuàng)造必要條件。
