（6）電暈放電處理   電暈放電處理又稱電火花處理，也是一種等離子體處理，是在大氣壓下于兩電極（一個(gè)是高壓電極，另一個(gè)是地電極）間施加高壓（15～30kV）、高頻（10～30Hz）電，使空氣離子化，產(chǎn)生火花或電暈放電。使已離子化的粒子在強(qiáng)電場(chǎng)作用下被加速，從而轟擊處于電極之間的聚合物或其他被粘物表面，發(fā)生物理及化學(xué)變化。經(jīng)電暈處理后形成樹(shù)枝狀，隨溫度升高、時(shí)間延長(zhǎng)，表面粗糙程度增大；含氧氣體使接觸角顯著降低，濕潤(rùn)性得以改善；表面氧化引入了極性基團(tuán)（羥基、羰基、羧基等），表面能提高，聚乙烯達(dá)40mK/m；其結(jié)果是改善了表面性質(zhì)，提高了粘接性能。

    電暈放電處理對(duì)被粘表面性能的改善受多種因素的影響，如處理過(guò)程參數(shù)、被粘物本身性質(zhì)和處理后放置時(shí)間等。過(guò)程參數(shù)包括氣體種類、功率大小、處理時(shí)間、處理溫度、電流頻率等。含氧氣體（O₂、空氣、CO₂）的效果最好；N₂次之；N₂處理的效果最差，對(duì)粘接強(qiáng)度幾乎沒(méi)有影響。功率大小決定了等離子體中各種粒子的能量，直接影響處理效果。電暈處理在幾秒至幾十分鐘內(nèi)即可完成，處理時(shí)間長(zhǎng)短受氣體種類影響，適當(dāng)?shù)奶幚頃r(shí)間會(huì)得到較好的效果，過(guò)度處理將導(dǎo)致粘接強(qiáng)度降低。聚乙烯膜電暈處理的效果隨時(shí)間延長(zhǎng)而變差。對(duì)于短時(shí)間的電暈處理，高溫將使粘接強(qiáng)度提高，而高溫及長(zhǎng)時(shí)間處理將增加聚合物表面降解程度，使粘接強(qiáng)度降低。不同種類的聚合物（PE和PTFE），電暈處理效果是不同的。電暈處理一般只與無(wú)定形區(qū)發(fā)生作用，對(duì)結(jié)晶區(qū)域作用很小。因此，聚合物的電暈處理效果隨密度升高、結(jié)晶度增大而變差。電暈處理后最好立即進(jìn)行粘接，隨著放置時(shí)間延長(zhǎng)濕潤(rùn)性下降。

    電暈放電處理具有處理時(shí)間短、速度快、效果好、不需真空系統(tǒng)、操作簡(jiǎn)單、無(wú)處理液污染等優(yōu)點(diǎn)，最早而廣泛用于聚烯烴的表面處理。新近的發(fā)展是研究了電暈處理對(duì)于含氟聚合物、熱塑性纖維和織物的影響，擴(kuò)大了電暈處理的應(yīng)用范圍。電暈處理對(duì)金屬表面處理也是有效的，鋁和鈦的表面經(jīng)在空氣中的電暈處理后，粘接強(qiáng)度與常規(guī)的化學(xué)處理的強(qiáng)度相當(dāng)。

    （7）火焰處理火焰處理是指空氣（或O₂）和天然氣（或烷烴）燃燒產(chǎn)生的火焰與聚合物表面接觸，使之氧化而改變表面性質(zhì)的一種快速、有效、經(jīng)濟(jì)地處理許多聚合物的方法?；鹧嫣幚砟苋コ廴疚锖脱趸?，改變表面化學(xué)結(jié)構(gòu)，引入各種官能團(tuán)（包括羥基、羰基、羧基和酰氨基），提高表面能，改善濕潤(rùn)性能。膠黏劑與火焰處理的聚合物表面相互作用會(huì)增強(qiáng)，還有可能產(chǎn)生化學(xué)鍵結(jié)合?；鹧嫣幚砘瘜W(xué)改性的深度僅為幾納米，處理的表面相對(duì)穩(wěn)定。

    火焰處理是一種處理形狀規(guī)則如薄膜、片材和圓柱面瓶的高效方法，處理時(shí)間短，在混合氣體中氧氣富余時(shí)能獲得較好的效果。已成功處理的聚合物有低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚丙烯、尼龍、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚偏氟乙烯、乙烯一三氟氯乙烯共聚物等。尼龍-11經(jīng)火焰處理后層間剪切強(qiáng)度提高3倍?；鹧嫣幚韺?duì)聚四氟乙烯（PTFE）表面化學(xué)性能沒(méi)有明顯影響，粘接性能實(shí)際下降?；鹧嫣幚砗缶郾┡c聚氨酯和聚甲基丙烯酸酯的粘接強(qiáng)度大大提高。

    火焰處理出現(xiàn)于20世紀(jì)50年代，最初用于改善聚乙烯的表面性能，現(xiàn)已應(yīng)用于多種聚合物的表面處理。對(duì)于大面積聚合物表面火焰處理要比其他方法（如電暈處理）優(yōu)越，不需背面處理、不出現(xiàn)針孔、不產(chǎn)生臭氧，以及較好的耐老化性能。

    （8）激光處理激光處理即準(zhǔn)分子激光紫外（UV）輻射，提供了一種粘接表面預(yù)處理和表面改性新技術(shù)，能處理多種材料和被粘件，能替代對(duì)生態(tài)環(huán)境有害的化學(xué)處理和研磨處理方法。激光處理的一般方法是，用5%二苯甲酮溶液涂于被粘表面，然后放入紫外光源中，使聚合物表面發(fā)生物理及化學(xué)變化，最初用于三元乙丙橡膠，還可用于聚乙（丙）烯和其他熱塑性塑料。試驗(yàn)結(jié)果表明，UV激光處理和改性可顯著提高粘接的剪切、拉伸和剝離強(qiáng)度，同時(shí)也改善了耐磨性、傳導(dǎo)性、硬度及外觀。

    最佳UV激光處理參數(shù)（強(qiáng)度、循環(huán)速率、脈沖參數(shù)）與被粘物材料及其化學(xué)特性有關(guān)，隨著處理時(shí)UV激光脈沖數(shù)量和能量增大到被粘物的特征臨界值，粘接破壞形式則從界面破壞變?yōu)閮?nèi)聚破壞。

準(zhǔn)分子激光是化學(xué)氣體激光，基于分子從強(qiáng)的激發(fā)態(tài)到弱的不穩(wěn)定基態(tài)的發(fā)射。激光使用稀有氣體的鹵化物如ArF，是一種重要的準(zhǔn)分子激光物質(zhì)。

    環(huán)氧膠粘接經(jīng)12.5mJ（p·c㎡）、10kp的準(zhǔn)分子激光處理的聚丙烯，粘接強(qiáng)度達(dá)4.5MPa，提高500%。

    聚四氟乙烯以ArF準(zhǔn)分子激光處理后，與不銹鋼采用環(huán)氧膠黏劑粘接，剪切強(qiáng)度為10.8MPa，而未處理時(shí)僅為0.2MPa。

    用環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠黏劑粘接鋁合金，剪切強(qiáng)度為12.8MPa，而用248nm的KrF準(zhǔn)分子激光在0.5J/（p·c㎡）、5～20p、10～100Hz時(shí)處理，則剪切強(qiáng)度為34.4MPa，提高約170%。

    激光輻射引起經(jīng)處理的表面形態(tài)變化，主要是增加表面粗糙度，增大粘接面積，利于膠黏劑滲入。同時(shí)，還能清除表面污染物和弱界面層，改善濕潤(rùn)性，并且還會(huì)產(chǎn)生化學(xué)改性，甚至表層交聯(lián)，從而提高粘接強(qiáng)度。激光處理后剪切強(qiáng)度比未處理提高200%～600%，比常規(guī)方法提高100%～200%。聚碳酸酯經(jīng)激光處理后表面引入羥基和羧基，極性增強(qiáng)，粘接強(qiáng)度提高。激光處理陽(yáng)離子鋁，表面形成新的鋁氧化層。粘接前用激光處理鋁，表面能大大提高。

    改性環(huán)氧樹(shù)脂膠黏劑粘接鋁件的剪切強(qiáng)度，用能量約為0.2J/（p·c㎡）的激光處理取得了最好效果，與未處理的鋁合金相比搭接剪切強(qiáng)度增加600%～700%，與鉻酸陽(yáng)極氧化預(yù)處理相比剪切強(qiáng)度增加40%。

    日本Sunstar公司推出了紅外激光處理聚烯烴新技術(shù)，適用于自動(dòng)化生產(chǎn)線。處理方法是先將特定底膠涂于聚烯烴表面，然后采用YAG激光器照射，使底膠與聚烯烴產(chǎn)生強(qiáng)的黏合力，然后再用環(huán)氧膠黏劑粘接，獲得了良好的粘接效果。

    激光處理有很多優(yōu)點(diǎn)：激光處理對(duì)許多材料都很高效，且僅限表面（30nm），本體不受影響；能清潔表面，除去污染物、吸附水和氧化物；適于任何形狀的表面處理；可在室溫和大氣中操作；提高粘接強(qiáng)度和耐久性；避免溶劑擦拭和噴砂處理的污染；處理后放置時(shí)間長(zhǎng)（4～15天）。顯而易見(jiàn)，激光處理是一種高效清潔、準(zhǔn)確安全、環(huán)境友好、大有前途的表面處理和改性新方法。激光處理存在的問(wèn)題是：高溫不能改善粘接，局限于固化溫度低于150℃的環(huán)氧膠黏劑；光化學(xué)是難以控制的非線性過(guò)程；高吸收率材料掃描速度相對(duì)較慢，致使一些被粘物處理時(shí)間長(zhǎng)、成本高，有待于進(jìn)一步改進(jìn)。

    （9）微生物表面處理微生物表面處理又稱生化處理，即利用幾乎沒(méi)有一種聚合物不受微生物侵蝕的原理，以微生物對(duì)聚合物表面進(jìn)行改性，提高聚合物的粘接強(qiáng)度。雖然采用微生物表面處理方法的研究?jī)H十多年，卻已顯示出很多優(yōu)越性，可在溫和的條件下（25～30℃）進(jìn)行處理，不消耗能量；無(wú)需特殊設(shè)備或復(fù)雜技術(shù)；不需要溶劑和其他化學(xué)品；無(wú)生態(tài)污染和健康危害。

    經(jīng)微生物表面處理的表面積，根據(jù)所用的微生物種類和處理?xiàng)l件，既可以增加也可以減小，例如芳香族聚酰胺纖維在桿狀細(xì)菌中表面積增加了。微生物處理后聚合物表面的微觀形態(tài)和化學(xué)結(jié)構(gòu)都發(fā)生了變化，X射線衍射分析表明，用微生物處理的聚合物，其結(jié)構(gòu)的規(guī)整度下降。微生物表面處理并不只局限于聚合物大分子的破壞，而且微生物在聚合物表面的代謝產(chǎn)物有活性基團(tuán)，與人為添加化合物接枝。例如在聚乙烯醇存在下，用微生物處理芳香族聚酰胺纖維，先是酰胺官能團(tuán)的酶水解，然后PVA大分子上羥基與羧基反應(yīng)接枝到聚合物表面上，也就是進(jìn)行酯化反應(yīng)。其結(jié)果是纖維表面的性質(zhì)發(fā)生顯著變化，而纖維的強(qiáng)度和內(nèi)部結(jié)構(gòu)保持不變。

    微生物處理使聚合物表面形成突起、凹陷、微縫以及發(fā)生化學(xué)結(jié)構(gòu)的變化，尤其是出現(xiàn)了很多活性基團(tuán)，提高了聚合物的粘接力。

    目前，微生物處理主要應(yīng)用領(lǐng)域是芳香族聚酰胺增強(qiáng)纖維的表面處理，因纖維表面積增大及表面形成活性官能團(tuán)而產(chǎn)生化學(xué)親和力，促進(jìn)與熱塑性材料的粘接性，制得高性能的增強(qiáng)材料。由于這種工藝對(duì)微生物菌株、纖維的化學(xué)性能及營(yíng)養(yǎng)介質(zhì)的組成非常敏感，可以得到范圍廣、表面性質(zhì)可變、強(qiáng)度不降低的纖維，因而微生物處理是改變聚合物表面性質(zhì)的簡(jiǎn)便而有效的方法。

    （10）偶聯(lián)劑處理使用偶聯(lián)劑進(jìn)行表面處理，遠(yuǎn)比化學(xué)處理方法簡(jiǎn)單安全，其效果卻可與化學(xué)處理相媲美，能在被粘物與環(huán)氧膠黏劑之間形成化學(xué)鍵，顯著提高粘接強(qiáng)度、耐水性、耐熱性等。偶聯(lián)劑也稱粘接促進(jìn)劑，與底涂劑不同的是可直接加入環(huán)氧膠黏劑配方中，也可涂在被粘物表面上。

以偶聯(lián)劑進(jìn)行表面處理，需先配成一定濃度的水或非水溶液，涂覆于脫脂粗化的被粘表面，干燥后再施膠。在具體使用上可以配成1%～2%的偶聯(lián)劑無(wú)水乙醇溶液，涂覆后于70～80℃干燥20～30min。也可將偶聯(lián)劑配成1%～3%的乙醇（95%）溶液，涂覆后于80～90℃干燥30～60min。還可把偶聯(lián)劑配成1.2%的水（蒸餾水）溶液，涂覆后于120～130℃干燥20～30min。偶聯(lián)劑溶液現(xiàn)用現(xiàn)配為好，放置過(guò)久或一旦有白色沉淀析出就會(huì)失效無(wú)用，尤其是水溶液必須在幾小時(shí)內(nèi)用完。偶聯(lián)劑處理很有技巧，只有正確使用，才能獲得成功。

    （11）底涂劑處理   底涂劑的作用很多，如保護(hù)處理后的表面、調(diào)節(jié)被粘物表面能、消除弱界面層、促進(jìn)化學(xué)鍵生成、抑制界面腐蝕等。經(jīng)過(guò)表面處理的被粘物表面能提高，特別是高能表面被粘物，如金屬、陶瓷、玻璃等，很容易再吸收水分和氣體重新被污染，影響環(huán)氧膠黏劑的濕潤(rùn)效果。為了防止此種現(xiàn)象出現(xiàn)，可在表面處理之后、粘接之前，立即涂上一層底涂劑，起到封閉、保護(hù)和延長(zhǎng)存放時(shí)間的作用，阻止或減弱水分子對(duì)金屬界面的侵蝕。所謂底涂劑就是為了改善粘接性能，于施膠前在被粘物表面涂布的一種膠液，也稱底膠，實(shí)質(zhì)就是與所用膠黏劑相同或類似的高分子稀溶液，它本身能與再涂的膠黏劑很好結(jié)合。常用的底膠有酚醛、環(huán)氧、聚氨酯、氯化聚合物、三苯基膦、乙酰丙酮鈷等類型。底涂劑處理能夠活化表面，但不能清洗和粗化表面，底涂劑的濃度和用量對(duì)粘接效果影響很大，涂得薄時(shí)可使粘接強(qiáng)度增加。

    （12）輻射接枝處理輻射接枝處理法是在極性單體存在下將低能聚合物被粘材料用鈷（⁶⁰Co）源或電離輻射的γ射線進(jìn)行輻射接枝，使表面接枝上有利于粘接的聚合物，可使環(huán)氧膠黏劑能粘接聚烯烴，且強(qiáng)度大有提高。UV激光照射是一種最有效的表面處理和改性方法。

    （13）力化學(xué)處理力化學(xué)處理是針對(duì)PE、PP及PTFE難粘高分子材料提出的表面處理方法，通過(guò)力化學(xué)處理，如拋光機(jī)、刷子、磁性研磨機(jī)等，用環(huán)氧膠黏劑粘接，其剪切強(qiáng)度可提高幾倍甚至幾十倍。確實(shí)是粘接聚烯烴和氟塑料等切實(shí)可行的處理方法。

    （14）氟化處理   塑料的氟化處理（fltlorine treatment）是改進(jìn)粘接性能相當(dāng)新的方法，經(jīng)處理的聚合物形成新的表面，即易被膠黏劑濕潤(rùn)的較高表面能的極性表面。據(jù)稱聚乙（丙）烯的表面經(jīng)氟化處理后用環(huán)氧膠黏劑粘接，其剝離強(qiáng)度增加6倍，已證明氟化表面能與環(huán)氧膠中胺類固化劑形成共價(jià)鍵。氟化處理對(duì)于幾乎所有塑料粘接性能的提高都很有成效。

    上述幾種表面處理方法，除了表面清理不可缺少之外，其他一些則根據(jù)需要與可能確定，可以是兩種或是幾種方法聯(lián)合采用。

    （四）表面處理的質(zhì)量評(píng)價(jià)和有效期

    （1）表面處理質(zhì)量的評(píng)價(jià)方法表面處理后的質(zhì)量如何，在粘接實(shí)施之前應(yīng)當(dāng)進(jìn)行檢驗(yàn)，檢驗(yàn)方法有水膜法和接觸角測(cè)定法，雖然水膜法較為粗略，但卻簡(jiǎn)單快速實(shí)用。粘接之后還可由粘接的破壞類型判斷表面處理的優(yōu)劣，一般呈內(nèi)聚破壞或混合破壞表明表面處理比較好，而出現(xiàn)界面破壞多數(shù)是表面處理有問(wèn)題。

    ①水膜法水膜法也稱水膜破壞試驗(yàn)，即將蒸餾水（或純凈水）灑在處理后的表面上，停留30s，如果水鋪展形成連續(xù)的水膜，即水膜不破壞狀態(tài)，則說(shuō)明表面潔凈。若是水呈現(xiàn)一系列分離的液滴，水膜被破壞，觀察不到連續(xù)的水膜，說(shuō)明表面有油污，不能進(jìn)行粘接，應(yīng)當(dāng)重新處理，直至合格為止。假如再處理之后還是發(fā)生水膜被破壞，就要對(duì)處理過(guò)程進(jìn)行分析，找出產(chǎn)生問(wèn)題的原因。

    ②接觸角測(cè)定水膜法評(píng)價(jià)表面處理的質(zhì)量雖然快速、有效、但比較粗略，僅能定性估計(jì)，而測(cè)量被粘物與參考液體（如蒸餾水）之間的接觸角，可以定量判斷濕潤(rùn)性好壞。接觸角小，表明膠液對(duì)被粘表面的濕潤(rùn)好，說(shuō)明表面處理的質(zhì)量符合粘接要求；若接觸角大，則表面處理不合格。已有專用的接觸角測(cè)定儀JGW-360a（承德試驗(yàn)機(jī)有限責(zé)任公司）可選擇。

    （2）表面處理的有效期   表面處理的有效期亦稱表面置放時(shí)間（SET）或最長(zhǎng)允許時(shí)間（MAT），是指表面處理后至實(shí)際粘接或底涂前存放的時(shí)間。經(jīng)表面處理后的被粘物最好盡快粘接，不宜長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)存。因?yàn)橐妆桓鞣N介質(zhì)所污染，尤其對(duì)易氧化銹蝕的金屬，如鋼鐵、銅等被粘物，處理后應(yīng)在4h以內(nèi)粘接完畢。對(duì)于不銹鋼等耐腐蝕金屬處理后時(shí)間可放置長(zhǎng)一些（30d），但還是短期內(nèi)粘接效果更好。不同種類的被粘物，不同的處理方法，表面處理后的置放時(shí)間亦不相同，見(jiàn)表7-14。

 

 

    實(shí)驗(yàn)證明，一般隨著SET增加，粘接強(qiáng)度降低。如果表面加以保護(hù)，并保持相對(duì)濕度50%以下，表面處理后與實(shí)際粘接的間隔時(shí)間可達(dá)30天。

    被粘零件處理后經(jīng)檢驗(yàn)合格的潔凈表面，不能用手或帶油污手套觸摸，在搬運(yùn)和儲(chǔ)存過(guò)程中必須防止污染，如不能馬上粘接，應(yīng)涂底膠保護(hù)，并用干凈的牛皮紙包覆。

    由上不難看出，表面處理是相當(dāng)麻煩與費(fèi)時(shí)的工作，但它卻是粘接極為重要的環(huán)節(jié)，一定要給予足夠的重視，不可馬虎大意，要認(rèn)真仔細(xì)地進(jìn)行操作，表面處理對(duì)于粘接就好像蓋大樓應(yīng)打好地基同樣重要。