河北
来源：市场资讯
（来源：聚烯烃人）
摘要：
针对聚丙烯材料粘附强度不足的问题，作者提出一种等离子体-超声联合处理工艺。该工艺首先对聚丙烯粘接件进行等离子体活化处理，随后向胶粘剂施加超声振动以促进界面接触，从而提升聚丙烯的粘接性能。
聚丙烯是由丙烯单体聚合而成的热塑性树脂，具有优异的耐化学性、耐热性、高强度及韧性。在汽车工业领域，凭借其耐久性、耐磨性及易于维护等特性被广泛应用于车门饰板、保险杠、侧板及其他零部件。为满足汽车轻量化需求，采用聚丙烯分别制造内板与外板，并通过胶粘剂聚合物工艺将二者粘接。但PP材料固有的低表面能、高化学惰性、低表面粗糙度以及弱边界层存在，共同导致其粘接性能差、接头强度不足。解决上述问题通常需要采用特种胶粘剂及表面处理技术，以提升PP塑料的粘接性能。
利用等离子体对聚丙烯表面进行处理，结果表明：等离子体处理不仅提高聚丙烯表面粗糙度，还引入含氧极性基团，从而增强表面亲水性与化学活性，进而改善其粘接性能。在之前的研究中，尚未有人将超声技术应用于聚丙烯粘接。由于PP属于惰性材料，其粘接性能较差。超声处理可改变接触状态并改善起浸润性。
图1 聚丙烯的等离子体处理工艺
剪切试验采用经最优等离子体与超声参数处理的粘接试样进行，结果如图2所示。图中亦展示了未经处理及仅经砂磨处理的接头数据以供对比。观察可知，未经任何处理时，聚丙烯（PP）的粘接强度仅为0.54 MPa；经砂磨处理后提升至0.69 MPa，较未处理状态提高9.5%。经超声处理后，试样的粘接强度增至2.05 MPa。采用最优等离子体处理后，试样粘接强度进一步提升至2.54 MPa，较未处理状态增幅达370.3%。经等离子体-超声复合处理后，试样粘接强度增至 2.81 MPa，相较于单独等离子体处理进一步提高了10.6%。
图2 抗剪强度试验结果
图3展示了聚丙烯（PP）在不同处理工艺下的表面形貌。图3a为未处理PP的表面，其存在运输过程中形成的轻微划痕；图3b为砂磨处理后PP的表面，部分致密疏水层被去除，导致表面粗糙度增加，从而为机械互锁提供了有利条件。然而，由于砂磨不充分，表面仍残留有疏水性物质。图3c展示了等离子体处理后PP的表面，在等离子体处理的高温效应作用下，PP表面的致密疏水层已完全消失。
图3 不同处理下聚丙烯的表面形貌：(a) 未处理，(b) 砂磨处理，(c) 等离子体处理
总结：
在等离子体-超声处理最优工艺参数下，相较于未处理试样，等离子体处理使聚丙烯试样的剪切强度提高了370.3%，而引入超声处理进一步使PP试样的剪切强度提升10.6%。变异系数由未处理试样的0.53降至等离子体-超声处理试样的0.32，从而显著增强粘接的稳定性;等离子体 - 超声处理充分利用等离子体处理所提供的表面粗糙度与润湿性；在超声作用下，胶粘剂能够更有效地渗透至PP基体内部。通过集成等离子体处理与超声处理技术，粘接强度得到进一步提升;分子动力学模拟结果表明，等离子体-超声处理使胶粘剂体系的结合能提高57%。此外，该处理工艺促使胶粘剂体系内形成更多化学键，从而实现更为致密的界面结合。
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