Page 51 - 《橡塑技术与装备》2024年1期

综述与专论 陶永亮·改变聚合物表面张力的方法与案例

改变聚合物表面张力的方法与案例

陶永亮
( 重庆川仪工程塑料有限公司，重庆 400712)

摘要 ： 了解聚合物表面张力（或表面能），对研究聚合物在涂层、印刷、黏接等方面的操作具有重要指导意义 [1] 。本文介绍了
聚合物表面张力定义和部分聚合物表面张力测试方法，分别对涂层、印刷、黏接过程中聚合物表面张力不适时，做出了改变聚合
物表面张力的对应措施，结合案例进行一定的描述。解释了对涂层、印刷、黏接后样件检测其结果的主要试验方法。聚合物表面
张力改变是较复杂的过程，涉及到聚合物各方面性能，改变表面张力目的是让聚合物发挥更大的作用，为人所用。
关键词 ： 聚合物 ；表面张力 ；涂层 ；印刷 ；黏接
中图分类号 ： TQ325 文章编号 ： 1009-797X(2024)01-0005-06
文献标识码 ： B DOI:10.13520/j.cnki.rpte.2024.01.002

高分子材料具有其独特的性能，在工业、农业、 合物的各方面性能，本文就以直接相关内容作些了解
国防、民用生活等各个领域得到了广泛地应用，为国 与介绍。聚合物表面张力与表面自由能有着紧密的联
民经济发展做出了重要贡献。对于聚合物产品表面性 系。表面自由能在一定条件下（如给定 T、P）增加单
能与其本体的性能同样重要，随着人们对产品表面质 位表面所引起体系自由能的变化。表面张力在一定条
量和功能的追求，需对塑料表面要做些镀膜（涂层）， 件下（如给定 T、P）增加单位表面长度所需要的力。
油墨印刷、黏接等二次处理提高其表面质量与应用， 表面自由能和表面张力越大，体系越趋向于减小表面
在与其处理过程中，都与塑料表面张力有着重要的关 积。温度对表面张力影响较复杂，对绝大多数小分子
系。表面张力是材料界面的最基本性能之一。表面张 体系，表面张力随温度升高而线性下降，对绝大多数
力与聚合物表面理化性质对其应用有着重要的影响。 高分子体系也有同样的变化规律，但下降幅度小于小
本文就塑料产品二次加工中对塑料表面张力测试与处 分子体系 [4] 。
理等，将作出相应的措施，以大家了解与掌握。 聚合物的表面张力与材料本体分子量有关系，研
究表明 ：同系高聚物的表面张力随分子量的增加而增
-1
1 聚合物表面张力定义与测试 加。表面张力 σ 不是与分子量的 M ，而是与 M -2/3 呈
1.1 表面张力定义 线性关系，如式 1 所示。
表面张力（surface tension）定义 ：液体表面层 σ=σ ∞ -K b /M n -2/3 （1）
由于分子引力不均衡而产生的沿表面作用于任一界线 式 1 中的 σ ∞ 为分子量无穷大时表面张力（常数）；
上的张力。水等液体会产生使表面尽可能缩小的力， K b 为常数 ； M n 为高聚物数均分子量。
这个力称为 “ 表面张力 ”。表面张力是一种物理效应， 聚合物有晶态与非晶态之分，晶态的密度高于非
它使得液体的表面总是试图获得最小的、光滑的面积， 晶态，由此晶态的表面张力高于非晶态。当然影响表
就好像它是一层弹性的薄膜一样。其原因是液体的表 面张力的两个因素是温度和分子结构。液体表面张力
面总是试图达到能量最低的状态。广义地所有两种不 测定由经典物理化学方法测定，聚合物形成产品后的
同物态的物质之间界面上的张力被称为表面张力。生 固体，其表面分子没有流动性，表面张力测定没有直
活中清晨凝聚在叶片上的水滴、水龙头缓缓垂下的水 接的方法，只能通过间接的方法或估算方法 [5] 。聚合
滴，都是在表面张力的作用下形成的。此外，水黾之
所以能站在水面上，也是由于表面张力的作用 [2~3] 。 作者简介 ：陶永亮（1956-），男，教授级高级工程师，从
聚合物表面张力研究是较复杂的过程，涉及到聚 事高分子材料先进应用与模塑一体化成型工艺研究。
收稿日期 ：2023-03-27

年
2024 第 50 卷 ·5·