固體和液體都具有表面自由能,簡稱表面能。在液體中,這種能量的存在,表現(xiàn)為使液體表面縮小至最小的力,成為表面張力。表面能和表面張力的物理概念和量綱是有區(qū)別的,但在數(shù)學上是相當?shù)?。物體內部分子間作用力越大,相應的表面能也越大。
注塑加工聚合物材料是表面能比較低的材料,由于低的表面能,決定了液體對聚合物固體的浸潤能力-浸潤性,以及與浸潤性相關的一系列性能,如染色性、印刷性、粘接性、防霧性、親水性、耐污性、生物相容性、靜電性等。
由于各種日用品、農用品、工業(yè)品,越來越多的使用高密度聚乙烯制造的容器來包裝,或者使用HDPE的管道運輸,化學品中極性的烴類溶劑對HDPE的滲透性越來越受到重視。由于以上情況,各種限制溶劑滲出量的法規(guī)日趨嚴格,各方面開發(fā)了多種工藝和技術響應提高HDPE容器的滲透性。
聚合物的表面性能主要可以分為兩類,一類是與界面化學相關的性能,另一類是與界面破壞相關的性能。物體的表面有其特殊性,即它處在兩種不同介質間的分界面。以固體為例,固體表面的分子既受到其內部分子的作用力,又受到與其表面接觸的另一相分子的作用力,立場是不平衡的。
汽車用塑料油箱是限制烴類溶劑滲出量最為嚴格的產品之一。歐洲ECE規(guī)則規(guī)定,在23℃下儲存燃油56d,平均每24h烴類溶劑的滲出小于10g。在40℃下儲存,相應滲出量小于20g。美國CARB法規(guī)則規(guī)定,整個燃油系統(tǒng)的烴類溶劑的滲透率應低于2g/24h。實際上一些汽車制造商將目標確定在0.2g/24h的滲出量。
對內裝物為可燃或危險化學品的滲出量也受嚴格限制。美國運輸部對可燃或危險性的有機液體包裝規(guī)定為,18℃,一年內的滲透損失小于2%。對氣味濃烈和有毒農用化學品規(guī)定是,18℃,一年內的滲透損失不超出0.5%。顯然,在設計塑料產品時,產品對內裝化學品的阻滲性能是重要的參數(shù)之一。
由于不同材料的的透氣性有較大的差異,因此,為了制成氣密性好的食品包裝材料,同時又在不增大
注塑加工材料成本和兼顧其他性能的前提下,常常在工藝上將氣密性大小不同的材料多層復合在一起,氣密性好的材料放在中間內層,而將氣密性差但防潮性好的材料放在外層。塑料片材、薄膜、容器、瓶都可以通過這種工藝來滿足阻隔性的要求。
目前提高HDPE材料對烴類溶劑阻滲性能的技術和工藝有與滲透性聚合物層狀摻混的技術,以阻滲性聚合物為隔絕層的多層復合技術。氟化,磺化表面處理技術以及等離子體處理技術等。任何一個幾何實體都有表面,與物體表面的物理化學狀態(tài)相關的性能稱為表面性能。表面性能對聚合物材料的應用性能有較大影響,制品的某些性能往往是由表面性能所決定的。
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