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5.3.1金属化湿法技术
高分子材料表面金属化方法主要有湿法技 术和干法技术两种。
湿法技术中最为典型的是化学镀和电镀， 这也是比较成熟的两种金属化方法。
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5.3.1.1化学镀
化学镀是利用强还原剂在非金属表面进行氧 化还原反应,使金属离子沉积在非金属镀件上 的过程。
化学镀前处理工艺如下： 去应力→除油（脱脂）→水洗→中和→水洗
应该须在20min 内完成印刷和喷涂作业，否则处 理效果会很快下降；
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5.2 火焰处理与热处理
热处理是将高分子材料暴露在约500℃热空气 中。热处理一般有三个方面的作用。
一是使材料表面吸附的物质解吸附，提高材 料表面能;
→粗化→水洗→敏化→水洗→活化→还原→ 化学镀。
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5.3.1.1化学镀
(1)去应力
高分子材料在加工中，其制品内部常常存在 内应力。在化学镀前对材料进行适当的热处 理可以有效消除内应力，提高镀层的均匀性。
(2)脱脂
脱脂的目的是清除高分子材料表面吸附的水 分、灰尘杂质，保证处理效果，工程上一般 采用在5O～70℃的条件下加热进行脱脂，也 可以用酒精擦拭进行脱脂。
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5.2 火焰处理与热处理
所谓火焰处理就是采用一定配比的混合气体，在特 别的灯头上烧，使其火焰与高分子材料表面直接接 触的一种表面处理方法。
火焰中含有处于激发态的O、NO、OH和NH等，这些基 团能从高分子材料表面把氢抽取出来，随后按自由 基机理进行表面氧化，形成很薄的氧化层，使高分 子材料表面产生羟基、羰基、羧基等含氧基团和不 饱和双键，甚至发生断链反应，消除弱的边界层， 使材料的润湿性和黏接性改善。
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5.1 电晕放电处理
（2）表面形态 高分子材料在空气、氧气、二氧化碳气氛下经电
晕放电处理后，由于分子链氧化降解，产生刻蚀 作用，表面粗糙度发生明显变化。 （3）表面张力 高分子材料经电晕放电处理后，其表面与水的接 触角、表面能下降，表面张力增大。
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5.1 电晕放电处理
表5-2 LDPE 膜的表面自由能与辐射强度的关系
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5.1 电晕放电处理
（4）润湿性 经电晕放电处理后高分子材料表面引入了含氧极性基团，使
其表面润湿性得到改善。 （5）黏接强度 塑料薄膜成型后，由于表面污染和低分子添加剂从本体内部
向表面层迁移、扩散 ，形成弱边界层。 电晕放电处理高分子材料膜，既可消除表面的弱边界层，又
可在表面引入含氧极性基团，增大表面粗糙度，从而大大提 高了薄膜的黏接强度。 但当薄膜处理过度，表面降解严重， 黏接强度反而有所下降。
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5.1 电晕放电处理
表5-1电晕放电强度对LDPE分子构成的影响
辐射强度 元素含量/%
/W
C1s
O1s
N1s
0
91.2
7.4
1.4
50
77.9
20.7
1.4
100
69.4
29.1
1.5
150
65.5
33.1
1.4
200
64.8
33.5
1.7
O1s /C1s/% 8.1 26.7 41.9 50.5 51.7
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5.3.1.1化学镀
(3)粗化 粗化的目的是提高高分子材料表面的亲水性和形成适当的
粗糙度，其作用有两个方面: 一是起着引发金属开始沉积于塑料表面的微粒核心的吸附，
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表面改性的特点有两方面。 一是高分子材料的表面层（厚度约为10nm-
100μm）发生物理或化学变化； 二是高分子材料的整体性质不受影响，因此
表面改性对改善现有高分子材料的性质，拓 宽其应用领域有特别的意义。 本章将主要介绍高分子材料的表面改性方法。
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5.1 电晕放电处理
电晕放电处理(又称电火花处理)是将2～100 千伏、2～10千赫的高频高压施加于放电电极 上，以产生大量的等离子气体及臭氧。
一般情况下，火焰处理时，将高分子材料加热到稍 低于热变形温度，并保持一定时间即可（一般为
0.01～0.1s）。
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5.2 火焰处理与热处理
与电晕放电处理相似，火焰也具有成本低廉， 设备简单、易操作等特点，是聚烯烃、聚缩 醛、聚对苯二甲酸乙二醇等高分子材料在印 刷和喷涂前的很好的预处理工艺。
二是使材料表面氧化产生极性基团; 三是诱导材料结晶使材料表面粗糙化。聚乙
烯经热空气处理后，表面上被引进羰基、羧 基和某些胺基，也生成某些烃类的过氧化物， 从而获得可润湿性和黏结性。
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5.3 高分子材料的表面金属化
随着高分子材料的应用领域越来越广，人 们对高分子材料的要求也越来越高。
在家电、汽车等行业的应用中人们对高分 子材料的美观性和功能性提出了更高的要 求，满足这些要求的重要手段之一就是将 高分子材料的表面加以金属化。
使高分子材料表面分子链上产生羰基和含氮 基团等极性基团，表面张力明显提高，而强 烈的离子冲击会使高分子材料表面粗化、去 油污、水气和尘垢等这些作用协同作用的结 果导致高分子材料表面的黏附性明显改善， 实现高分子材料表面预处理的目的。
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5.1 电晕放电处理
电晕放电处理对高分子材料表面结构与性能 的影响表现在： （1）表面化学结构 电晕放电处理将能量传递给高分子材料表面 引发化学键断裂，生成自由基，在有氧条件 下，自由基迅速与氧气结合生成含氧官能团。
高分子材料具有一系列优异的综合性能，已成为现 代工业和尖端科学不可缺少的重要材料之一。
但由于高分子材料不含活性基团，结晶度高，表面 能低、化学惰性、表面污染及存在弱边界层等原因 使之存在难以润湿和黏合等问题，因此必须对高分 子材料表面进行处理，以提高其表面能，改善其润 湿和黏合性等。
高分子材料的表面改性方法有物理改性和化学改性， 按改性过程体系存在的形态有分为干式改性和湿式 改性。
辐射强度/W 0
γ Ls(mJ﹒m-2) γ sps(mJ﹒m-2) γ s(mJ﹒m-2)
36.5
3.8
40.3
50
36.8
11.5
48.3
100
35.8
14.4
50.2
150
34.1
16.3
50.4
200
33.4
17.6
51.0
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5.1 电晕放电处理
图5-4 LDPE电晕放电前后的接触角的变化