氟化技术在塑料加工中的应用

原作者:[标签:作者] 添加时间:2007-07-01 原文发表时间:2007-07-02 人气:1

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塑料表面的氟化作用是一种固相和一种气相反应物之间的化学反应。氮氟气或氟空气混合物作用于塑料材料表面，将其表面结构变换为薄的功能层，该功能层决定材料与外界进行怎样的相互作用和相互影响。该反应进程是由反应物浓度、温度和各自的化学性能决定的。氟化作用的结果高度依赖塑料材料的结构和化学组成。材料经过处理后，添加剂的存在与否、添加剂的类型以及颜料和染料的浓度都可能对结果造成很大的影响。德国空气产品公司经过多年的努力，使氟化技术应于初级品、中间体和最终产品，并开发出所规定的特殊性能，可以使他们适合随后的工艺过程或最终的用途。

氟化工艺的技术特点

实际上，几乎所有的塑料表面都可以用氟进行预处理。因为活化作用是由氟和塑料的相互反应引起的，因此氟化过程的强度可以通过调节氟的浓度而再现。薄膜和形状复杂的制品表面都能被氟化处理。

根据不同的应用场合氟化系统可分为两种类型：—种是连续或半连续的在线系统，另一种是不连续的离线系统。在在线系统中，氟化作用发生在制造过程中，例如：在生产吹塑包装容器过程的同时对制品进行氟化处理。对于离线过程，在氟化之前，塑料制品使用真空箱进行处理。氟化过程是独立于制品的生产过程的。这两种工艺都可以应用在大规模生产中。

制品表面经氟化技术处理所得到的功能可以分为两类，一类是阻隔功能，另一类是表面活化功能。在阻隔作用中，混合物中的氟含量为1%~20%。经改性处理后，制品的表面能够耐受各种类型的溶剂，例如化学制品、有机溶液、油和燃料等。氟化处理的表面也可以保护塑料制品使之免受湿气、蒸汽以及带有气味的各种气体的侵袭。氟化表面甚至能够抵御细菌和微生物所造成的侵害。

下图显示的是氟碳化合物的稳定性

以下为氟化模式水滴示意图

与氟化阻隔不同，表面活化功能处理过程可以增加表面能，并且使表面更具亲水性能。关于这种技术在塑料加工中的典型应用包括：印刷的预处理、表面构造和粘接、天然和人造纤维生产、薄膜和过滤材料的生产、纤维强化建筑材料的生产等。

氟化处理的优势

塑料的火焰和电晕处理，这两个过程均在某种程度上损坏了塑料表面，其原因是因为存在着易于反应的高浓度反应物，塑料表面密集着强氧化作用，从而导致聚合物化学链变得不稳定，使能够很容易剥离。这就意味着活化作用会在一个较短的时间以后消失。低压等离子体也可以被用于改性塑料表面，重要的不利因素是保持低压过程的设备投资。另外，等离子低压处理只能激活塑料最外的表层。由于在塑料里的聚合物链总是倾向于活动，所以活化作用也会在一个非常短的时期后消失。

与传统工艺的塑料表面处理技术相比，氟化处理有明显的优势：

■ 实际上，几乎所有的塑料表面都可以用氟进行预处理
■ 简单的过程控制的再现性

因为活化作用是由氟和塑料的相互反应引起的，强度是由存在的氧气数量决定的，所以过程很容易被控制，并且可以通过调整氟的浓度来再现。

■ 预备处理的持久性

薄膜和形状复杂的物件表面都能被氟化处理，氟化处理在几乎为正常压力（>500bar）时，氟化作用达到较低的层数，预备处理作用就会因此而非常强。

■ 不损坏表面而达到优异结果
活泼的反应物浓度可以很容易达到平衡，这种浓度足以达到非常好的活化作用，但它要低到不至于损坏表面。

氟化工艺技术的应用

塑料容器、聚丙烯纤维混凝土、涂料、油漆、油墨和印刷业、电子行业等都会涉及到塑料制品的氟化处理。

德国空气产品公司对塑料燃油箱采用创新技术进行阻隔氟化，使碳氢化合物的挥发大幅度减少，以达到替代多层共挤的阻隔效果。通过最新开发的吹塑过程中的在线氟化工艺，明显减少了燃料和溶剂从油箱和塑胶容器中的扩散。

传统加强混凝土混合物的方法是混入松散的钢丝等部件，用于地基、路面和没有要求载重的建筑物表面。将氟化聚丙烯纤维加到混凝土中，混凝土的稳定性和成型性显著增长，而且，混凝土会更轻，寿命更长。

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