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提高鍍鋁BOPET薄膜鍍鋁效果的若干措施

關鍵詞:

鍍鋁BOPET薄膜

時間:2013-04-16來源:楷膜 點擊:10197次

摘要:以下分別從BOPET薄膜的表面極性與張力、表面粗糙度、摩 擦系數、薄膜界面層等幾個方面,來說明塑料薄膜的表面的性能及 其對鍍鋁性能的影響。

提高鍍鋁BOPET薄膜鍍鋁效果的若干措施
以下分別從BOPET薄膜的表面極性與張力、表面粗糙度、摩 擦系數、薄膜界面層等幾個方面,來說明塑料薄膜的表面的性能及 其對鍍鋁性能的影響。
表面極性與表面張力:材料本身的分子結構決定了材料極性的 大小,而材料的表面張力又與其表面極性有關,極性越大,表面張 力也越大。表面張力的測試比較簡單易行,通常人們以表面張力的 測試值描述塑料薄膜表面張力的大小。PET大分子鏈中含有極性 基團酯基,因此BOPET薄膜表面具有一定的極性,其表面張力較 —般的非極性塑料薄膜如BOPP大,未經表面處理的BOPET薄膜 的表面張力可達到40?42mN/m。對于真空鍍鋁,由于鋁表面具 有很高的表面能,表面極性和表面張力很大,a其表面常帶有羥 基。BOPET薄膜表面有酯基存在,也具有一定的極性,因此薄膜 與鋁層間一方面靠范德華力結合;另一方面,據報道,由于在BO- PET薄膜型流體場中,PET呈平面層狀聚集態,其苯環“平躺” 在膜面方向,苯環的存在形成了冗電子體系,與鋁原子外層的電子云疊加,形成配價鍵,也有利于改善鍍鋁層附著牢度,因此,未處 理BOPET薄膜已經能滿足鍍鋁的一般要求。但為了進一步增加鋁 層與薄膜間的附著牢度,以得到具有高阻隔性的產品,通常在鍍鋁 前,仍要對BOPET薄膜進行表面處理。
薄膜表面處理方法有電暈處理、等離子體處理、化學處理、光 化學處理、火焰處理、涂層處理等。其中電暈處理工藝比較成熟, 設備價格比較低廉,是目前塑料薄膜表面處理應用最普遍的一種 方法。
1.電暈處理
電暈處理的作用:通過電極在電極與電暈處理輥之間放電,使 空氣電離,形成臭氧和氧化氮。同時高能的電子和離子攻擊薄膜表 面,使其鏈狀分子斷裂,產生自由基,并同空氣的電暈產物發生氧 化交聯等反應,生成羥基、羰基等極性基團,提高了薄膜的表面張 力及極性。
高能電子和離子注入薄膜,在塑料薄膜表面產生微小下凹的密 集孔穴,使薄膜表面粗化,增大表面活性。薄膜表面的潤濕張力與 電暈處理的強度有關。而電暈處理的強度則與電極電壓的髙低、電 極與電暈輥之間的間隙等有關。電極電壓高越髙,電極與電暈輥之 間的距離越小,電暈處理效果越強;薄膜的處理效果,還與薄膜和 電暈輥之間是否夾人空氣有關,如果薄膜和電暈輥之間夾有空氣, 將會導致薄膜背面也被處理,可能導致薄膜背面的熱封性能劣化; 此外,還與電暈輥和電極表面的清潔度有關,電暈輥和電極表面如 果很臟,則會減弱電暈處理的效果。
添加劑的加人也可能對薄膜表面的極性及表面張力產生一定的 影響。BOPET薄膜中常用的添加劑為抗粘連劑,通常采用二氧化 硅。二氧化硅中的硅氧鍵具有較強的極性,且二氧化硅粒子表面常 吸附有一定的化合水和羥基,因此,二氧化硅粒子具有較高的表面 能,這樣裸露在薄膜表面的二氧化硅粒子有助于增加薄膜表面的極 性及表面張力,有利于鍍鋁。有時,為了提高二氧化硅粒子與 PET的相容性,促進其在PET聚合過程中的分散,要采用表面處理劑(分散劑、偶聯劑等)對其進行表面處理,以降低其表面張力 和極性。在此種情況下,薄膜表面分布的二氧化硅粒子會影響膜面 的極性和表面張力,而且過量的表面處理劑可能會遷移到薄膜表 面,導致其鍍鋁性能變差。
2.等離子處理
等離子處理技術是利用氣體輝光放電現象,對材料表面進行處 理的一種新技術。氣體輝光放電是相對于氣體電暈放電、電弧放電 而言的一種放電狀態。向處于真空中的兩個電極通人一定量的氣體 (通常所使用的氣體是氬氣和氧氣的混合氣體),當外加直流電壓超 過其起始放電電壓時,便產生輝光放電。氣體輝光放電時,從陰極 發出的電子經過電場加速,獲得能量撞擊氣體分子,使氣體分子激 發,在等離子區產生了大量的正離子(等離子區任何位置的電子濃 度和正離子濃度相等,所以稱等離子區),這些正離子在電場作用 下加速向陰極移動,轟擊靶材和薄膜表面。氬氣的作用是維持正常 的輝光放電,同時正離子(氬離子)也不斷轟擊薄膜表面,產生級 聯碰撞,將油污、灰塵等污物分子濺射出去,淸潔薄膜表面。由氬 離子的轟擊而從靶材上濺射出的粒子稱為靶材粒子,靶材粒子和氬 離子對薄膜表面的轟擊可以起到“剝蝕”作用,使薄膜表面“糙 化”。氧氣在輝光放電時形成氧自由基,經加速能量能達到IkeV 左右,而一般有機物的化學鍵能通常只有大約10eV,氧自由基能 夠輕易破壞原來的化學鍵,在薄膜的表面,生成羥基、羧基、羰基 等極性基團,甚至可以在惰性很強的PE的表面,生成C一OH這 樣的類似于EVOH的極性基團,大大提高薄膜的表面極性。
等離子處理的宏觀效果與電暈處理相似,有效提高薄膜的表面 性能,提高表面潤濕張力的效果,并延緩其表面潤濕張力的衰減, 從而明顯提高薄膜鍍鋁后的鋁層附著牢度,等離子處理的效果可明 顯優于電暈處理;同時等離子處理還具有不會出現的在電暈處理薄 膜的背面熱封性能劣化的弊端,且由于薄膜在處理過程中受熱少, 在處理中薄膜的物理力學性能的變化小等眾多優點。

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