河北
來源：市場資訊
（來源：聚烯烴人）
摘要：
針對聚丙烯材料粘附強度不足的問題，作者提出一種等離子體-超聲聯合處理工藝。該工藝首先對聚丙烯粘接件進行等離子體活化處理，隨后向膠粘劑施加超聲振動以促進界面接觸，從而提升聚丙烯的粘接性能。
聚丙烯是由丙烯單體聚合而成的熱塑性樹脂，具有優異的耐化學性、耐熱性、高強度及韌性。在汽車工業領域，憑借其耐久性、耐磨性及易于維護等特性被廣泛應用于車門飾板、保險杠、側板及其他零部件。為滿足汽車輕量化需求，采用聚丙烯分別制造內板與外板，并通過膠粘劑聚合物工藝將二者粘接。但PP材料固有的低表面能、高化學惰性、低表面粗糙度以及弱邊界層存在，共同導致其粘接性能差、接頭強度不足。解決上述問題通常需要采用特種膠粘劑及表面處理技術，以提升PP塑料的粘接性能。
利用等離子體對聚丙烯表面進行處理，結果表明：等離子體處理不僅提高聚丙烯表面粗糙度，還引入含氧極性基團，從而增強表面親水性與化學活性，進而改善其粘接性能。在之前的研究中，尚未有人將超聲技術應用于聚丙烯粘接。由于PP屬于惰性材料，其粘接性能較差。超聲處理可改變接觸狀態并改善起浸潤性。
圖1 聚丙烯的等離子體處理工藝
剪切試驗采用經最優等離子體與超聲參數處理的粘接試樣進行，結果如圖2所示。圖中亦展示了未經處理及僅經砂磨處理的接頭數據以供對比。觀察可知，未經任何處理時，聚丙烯（PP）的粘接強度僅為0.54 MPa；經砂磨處理后提升至0.69 MPa，較未處理狀態提高9.5%。經超聲處理后，試樣的粘接強度增至2.05 MPa。采用最優等離子體處理后，試樣粘接強度進一步提升至2.54 MPa，較未處理狀態增幅達370.3%。經等離子體-超聲復合處理后，試樣粘接強度增至 2.81 MPa，相較于單獨等離子體處理進一步提高了10.6%。
圖2 抗剪強度試驗結果
圖3展示了聚丙烯（PP）在不同處理工藝下的表面形貌。圖3a為未處理PP的表面，其存在運輸過程中形成的輕微劃痕；圖3b為砂磨處理后PP的表面，部分致密疏水層被去除，導致表面粗糙度增加，從而為機械互鎖提供了有利條件。然而，由于砂磨不充分，表面仍殘留有疏水性物質。圖3c展示了等離子體處理后PP的表面，在等離子體處理的高溫效應作用下，PP表面的致密疏水層已完全消失。
圖3 不同處理下聚丙烯的表面形貌：(a) 未處理，(b) 砂磨處理，(c) 等離子體處理
總結：
在等離子體-超聲處理最優工藝參數下，相較于未處理試樣，等離子體處理使聚丙烯試樣的剪切強度提高了370.3%，而引入超聲處理進一步使PP試樣的剪切強度提升10.6%。變異系數由未處理試樣的0.53降至等離子體-超聲處理試樣的0.32，從而顯著增強粘接的穩定性;等離子體 - 超聲處理充分利用等離子體處理所提供的表面粗糙度與潤濕性；在超聲作用下，膠粘劑能夠更有效地滲透至PP基體內部。通過集成等離子體處理與超聲處理技術，粘接強度得到進一步提升;分子動力學模擬結果表明，等離子體-超聲處理使膠粘劑體系的結合能提高57%。此外，該處理工藝促使膠粘劑體系內形成更多化學鍵，從而實現更為致密的界面結合。
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