CN103757677B - 聚甲醛制件表面处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种聚甲醛制件表面处理方法，对聚甲醛制件表面粗化处理并破坏表面的结晶区后将粗化处理过的聚甲醛制件表面清洗后浸泡于酸液中进行酸表面处理，在聚甲醛制件表面形成连续的网状微孔结构；本发明通过机械的粗化方式先对聚甲醛制件进行粗化处理，后利用酸液进行处理，在制件表面形成连续的网状微孔结构，并通过网状微孔结构使喷涂层或者电镀层分子渗入孔中与聚甲醛本体形成一个固连整体，有效改善聚甲醛制品的表面附着性能，提高聚甲醛制品表面与涂料及电镀材料之间的结合力，扩大聚甲醛的应用领域，延长聚甲醛制品的表面涂层或电镀层的使用寿命。

Description

聚甲醛制件表面处理方法

技术领域

本发明涉及一种可用于聚甲醛制件表面处理方法，该表面处理方法可直接用于聚甲醛制件喷涂/电镀的前期工艺，适用于对聚甲醛制件表面外观有较高要求的聚甲醛应用领域，同时也可以解决聚甲醛难以喷涂/电镀的问题。

背景技术

聚甲醛是一种高熔点、高密度、高结晶性的热塑性工程塑料。与其他热塑性工程塑料相比，其强度高，尺寸稳定性好，耐蠕变性、耐疲劳性、耐磨损性、耐化学药品性和自润滑性优越，是一类综合性能非常优秀的热塑性工程塑料，素有“赛钢”的美称，在工程塑料应用中具有不可替代的地位，已被广泛应用于航空、汽车、精密仪器、电子电器、产业机械和建筑等行业。

由于聚甲醛表面光滑、硬度高，结晶度高，表面极性基团少，表面能低，因此，聚甲醛制品表面涂装困难；又由于聚甲醛不仅较高的硬度、强度与刚度，同时，聚甲醛制件表面存在结晶区与非结晶区，采用一般的粗化方法仅只能将其表面部分粗化，而并不能全部粗化，继而导致电镀过程中钯活化困难，从而难以电镀。并且，一般的粗化工艺对聚甲醛表面来说，粗化程度和粗化结构，均不能满足电镀或喷涂的需要，影响最终的工艺强度。

为解决上述问题，出现了将制件进行磨砂处理后在其磨砂表层喷涂一层可溶性水剂风干后喷涂油漆，再通过移印、贴膜或局部喷涂的方法对喷涂油漆后的赛钢料进行处理以得到细致多变的图案。由于此专利只是将聚甲醛制件表面粗化，然后通过可溶性水剂（中间层）将漆膜附着，并未能够形成本专利所提到的聚甲醛制件表面所形成的一层网状孔洞结构；并不是聚甲醛制件与油漆直接附着，工件的表面附着强度较低；同时，由于聚丙烯、二甲苯、异丙醇、正庚烷等有机溶剂作为中间层附着于制件表面，但经烘干以后，溶剂挥发不仅增加了喷涂过程的生产成本，还会对环境造成较大的不良影响。

专利申请CN 102409320A公开了一种ABS塑料电镀前的处理方法，其包括去应力、除油、粗化、中和等；其中粗化是在铬酸-硫酸体系中直接进行的；由于引入了重金属离子铬，这对废水处理与回收带来了很大的隐患，同时还可以带来一系列环保方面的问题；要求CrO3与硫酸的浓度均占到了中处理液的30%以上，对实验操作及工作环境要求较高；主要的是，该方法无法应用于聚甲醛表面电镀或喷涂前处理，所得结果也实现不了发明目的。

因此需要一种用于聚甲醛电镀或喷涂前处理的方法，有效改善聚甲醛制品的表面附着性能，提高聚甲醛制品表面与涂料及电镀材料之间的结合力，扩大聚甲醛的应用领域，延长聚甲醛制品的表面涂层或电镀层的使用寿命。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种聚甲醛制件表面处理方法，有效改善聚甲醛制品的表面附着性能，提高聚甲醛制品表面与涂料及电镀材料之间的结合力，扩大聚甲醛的应用领域，延长聚甲醛制品的表面涂层或电镀层的使用寿命。

本发明的聚甲醛制件表面处理方法，包括下列步骤：

a．对聚甲醛制件表面粗化处理并破坏表面的结晶区；

b．将粗化处理过的聚甲醛制件表面清洗后浸泡于酸液中进行酸表面处理，在聚甲醛制件表面形成连续的网状微孔结构；

c．酸表面处理后清水清洗并干燥。

进一步，步骤a中，粗化处理的方式为喷砂处理，喷砂处理后在聚甲醛制件表面形成粗化层，粗化层的厚度为500nm—500um；

进一步，步骤b中，酸液为硫酸、盐酸或硫酸与盐酸的混合溶液，浓度为10%-30%；

进一步，酸液为硫酸与盐酸的混合溶液，按质量百分比硫酸10.1%—30.6%，盐酸0.5%—1.4%，余量的水；

进一步，步骤b中，酸表面处理的时间为5min—30min，温度为25℃—60℃；

进一步，步骤b中，酸表面处理的时间为18min，温度为40℃；

进一步，步骤b中，网状微孔结构的孔径为100nm—10um，微孔深度为500nm—50um；

进一步，步骤a中，喷砂处理的喷砂沙粒的目数为45-150目，喷砂处理时间为5s-20s。

本发明的有益效果：本发明的聚甲醛制件表面处理方法，通过机械的粗化方式先对聚甲醛制件进行粗化处理，后利用酸液进行处理，在制件表面形成连续的网状微孔结构，并通过网状微孔结构使喷涂层或者电镀层分子渗入孔中与聚甲醛本体形成一个固连整体，有效改善聚甲醛制品的表面附着性能，提高聚甲醛制品表面与涂料及电镀材料之间的结合力，扩大聚甲醛的应用领域，延长聚甲醛制品的表面涂层或电镀层的使用寿命。

附图说明

下面结合附图对本发明进行进一步说明；

图1为本发明的方法处理后的聚甲醛制件表面照片。

具体实施方式

本实施例的聚甲醛制件表面处理方法，包括下列步骤：

a．对聚甲醛制件表面粗化处理并破坏表面的结晶区；在粗化处理前进行必要的清洗洁净，粗化处理可采用喷砂、刻蚀、电晕等机械处理方式，在此不再赘述，优选的为喷砂处理；

b．将粗化处理过的聚甲醛制件表面清洗后浸泡于酸液中进行酸表面处理，在聚甲醛制件表面形成连续的网状微孔结构，如图1所示；聚甲醛本身是一种结晶度很高的材料，与其他材料不同的是尽管其结晶度很高，但其表面仍存在结晶区与非结晶区，粗化处理与酸处理相结合，并为酸处理提供基层，即其表面形成了一层均匀的凹坑，根据所选砂粒粒径的不同（目数），其凹坑的深度略有差异并在一定范围内可控；破坏了制件表面的结晶区，与酸溶液作用形成网状微孔结构，同时由于凹坑的存在，增加了制件表面的表面积，在酸的作用下，可以使其凹坑的内表面形成立体的网状结构层，更有利于涂层或电镀金属离子的附着；

c．酸表面处理后清水清洗并干燥。

本实施例中，步骤a中，粗化处理的方式为喷砂处理，喷砂处理后在聚甲醛制件表面形成粗化层，粗化层的厚度为500nm—500um；通过对喷砂的砂粒粒度以及喷砂时间和喷砂强度进行控制，实现对粗化层厚度的控制，该厚度利于网状微孔结构的形成并不影响制件本身的机械强度。

本实施例中，步骤b中，酸液为硫酸、盐酸或硫酸与盐酸的混合溶液，浓度为10%-30%；容易获得并且成本较低，该浓度范围不会对聚甲醛造成严重损坏且易于形成期望的表面特征。

本实施例中，酸液为硫酸与盐酸的混合溶液，按质量百分比硫酸10.1%—30.6%，盐酸0.5%—1.4%，余量的水；此处所选用硫酸,盐酸为市售的浓硫酸与浓盐酸，其纯度分别为98%与37%；采用硫酸和盐酸的混合溶液且该比例的混合，将二种酸的特点进行中和，配合以适当的处理时间和处理温度，适用于粗化处理的聚甲醛制件表面。

本实施例中，步骤b中，酸表面处理的时间为5min—30min，温度为25℃—60℃；适宜的处理时间和处理温度并结合合适的酸配比可有效控制网状微孔结构的大小和深度，并不至于不可控或出现局部机械性能的损失。

本实施例中，步骤b中，酸表面处理的时间为18min，温度为40℃；本实施例的温度和时间适用于前述范围的酸配比，利用合理的处理时间，较好的控制网状微孔结构，喷涂的涂层和电镀的镀层最终强度较高。

本实施例中，步骤b中，网状微孔结构的孔径为100nm—10um，微孔深度为500nm—50um；合理配合喷砂以及酸处理的各项参数在上述范围，所的孔径以及孔深均为可控，此处的孔径为同一孔的最大尺寸。

本实施例中，步骤a中，喷砂处理的喷砂沙粒的目数为45-150目，喷砂处理时间为5s-20s；本实施例的喷砂参数能够获得合适的制件表面特征，适合于后期的酸处理，为喷涂或电镀打下较好的基础。

以下为本发明的聚甲醛树脂聚合物的制备实施例和比较例：

实施例一

本发明的聚甲醛制件表面处理方法，包括下列步骤：

a．对聚甲醛制件表面利用喷砂粗化处理并破坏表面的结晶区，喷砂沙粒的目数为45目，处理时间为20秒；检测后，粗化层的厚度为570nm—859nm；

b．将粗化处理过的聚甲醛制件表面清洗后浸泡于酸液中进行酸表面处理，酸液为30%硫酸溶液，35℃条件下浸泡30min，在聚甲醛制件表面形成连续的网状微孔结构；网状微孔结构的孔径为897nm—10um，微孔深度为15um—50um；

c．酸表面处理后清水清洗并干燥；

选用油漆为氨基类油漆进行喷涂处理后在140℃进行高温固化40min，待漆膜干燥后自然冷却，测试其制件本身机械性能以及与漆膜的附着力情况（见表1和表2）。

实施例二

本发明的聚甲醛制件表面处理方法，包括下列步骤：

a．对聚甲醛制件表面利用喷砂粗化处理并破坏表面的结晶区，喷砂沙粒的目数为80目，处理时间为20秒；检测后，粗化层的厚度为715nm—150um；

b．将粗化处理过的聚甲醛制件表面清洗后浸泡于酸液中进行酸表面处理，酸液为30%盐酸溶液，50℃条件下浸泡30min，在聚甲醛制件表面形成连续的网状微孔结构；网状微孔结构的孔径为565nm—995nm，微孔深度为995nm—17um；

c．酸表面处理后清水清洗并干燥；

选用油漆为氨基类油漆进行喷涂处理后在140℃进行高温固化40min，待漆膜干燥后自然冷却，测试其制件本身机械性能以及与漆膜的附着力情况（见表1和表2）。

实施例三

本发明的聚甲醛制件表面处理方法，包括下列步骤：

a．对聚甲醛制件表面利用喷砂粗化处理并破坏表面的结晶区，喷砂沙粒的目数为45目，处理时间为10秒；检测后，粗化层的厚度为550nm—795nm；

b．将粗化处理过的聚甲醛制件表面清洗后浸泡于酸液中进行酸表面处理，酸液为15%盐酸溶液，30℃条件下浸泡30min，在聚甲醛制件表面形成连续的网状微孔结构；网状微孔结构的孔径为320nm—798nm，微孔深度为685nm—955nm；

c．酸表面处理后清水清洗并干燥；

选用油漆为氨基类油漆进行喷涂处理后在140℃进行高温固化40min，待漆膜干燥后自然冷却，测试其制件本身机械性能以及与漆膜的附着力情况（见表1和表2）。

实施例四

本发明的聚甲醛制件表面处理方法，包括下列步骤：

a．对聚甲醛制件表面利用喷砂粗化处理并破坏表面的结晶区，喷砂沙粒的目数为80目，处理时间为15秒；检测后，粗化层的厚度为705nm—120um；

b．将粗化处理过的聚甲醛制件表面清洗后浸泡于酸液中进行酸表面处理，酸液为10%盐酸溶液，30℃条件下浸泡30min，在聚甲醛制件表面形成连续的网状微孔结构；网状微孔结构的孔径为102nm—714nm，微孔深度为498nm—985nm；

c．酸表面处理后清水清洗并干燥；

选用油漆为氨基类油漆进行喷涂处理后在140℃进行高温固化40min，待漆膜干燥后自然冷却，测试其制件本身机械性能以及与漆膜的附着力情况（见表1和表2）。

实施例五

本发明的聚甲醛制件表面处理方法，包括下列步骤：

a．对聚甲醛制件表面利用喷砂粗化处理并破坏表面的结晶区，喷砂沙粒的目数为45目，处理时间为5秒；检测后，粗化层的厚度为499nm—698nm；

b．将粗化处理过的聚甲醛制件表面清洗后浸泡于酸液中进行酸表面处理，酸液按质量百分比：硫酸30.6%，盐酸1.4%，水68%，此处所选用硫酸，盐酸为市售的浓硫酸与浓盐酸,其纯度分别为98%与37%；30℃条件下浸泡15min，在聚甲醛制件表面形成连续的网状微孔结构；网状微孔结构的孔径为721nm—3um，微孔深度为995nm—37um；

c．酸表面处理后清水清洗并干燥；

选用油漆为氨基类油漆进行喷涂处理后在140℃进行高温固化40min，待漆膜干燥后自然冷却，测试其制件本身机械性能以及与漆膜的附着力情况（见表1和表2）。

实施例六

本发明的聚甲醛制件表面处理方法，包括下列步骤：

a．对聚甲醛制件表面利用喷砂粗化处理并破坏表面的结晶区，喷砂沙粒的目数为150目，处理时间为20秒；检测后，粗化层的厚度为119um—502um；

b．将粗化处理过的聚甲醛制件表面清洗后浸泡于酸液中进行酸表面处理，酸液按质量百分比：硫酸10.1%，盐酸0.5%，水89.4%，45℃条件下浸泡15min，在聚甲醛制件表面形成连续的网状微孔结构；

c．酸表面处理后清水清洗并干燥；网状微孔结构的孔径为597nm—998nm，微孔深度为438nm—885nm；

选用油漆为氨基类油漆进行喷涂处理后在140℃进行高温固化40min，待漆膜干燥后自然冷却，测试其制件本身机械性能以及与漆膜的附着力情况（见表1和表2）。

下列为比较例：

比较例一

将注塑好的聚甲醛制件进行喷砂处理，选择喷砂沙粒的目数为60目，处理时间为1min，之后用水清洗烘干后将制件进行表面喷涂处理，选用油漆为氨基类油漆；之后在140℃进行高温固化40min，待漆膜干燥后自然冷却，测试其制件本身机械性能以及与漆膜的附着力情况（见表1和表2）。

比较例二

将注塑好的聚甲醛制件清洗，去除制件表面的杂质，将制件放入硫酸和盐酸的混合溶液中（硫酸：盐酸：水=25%：5%：70%）在45℃下浸泡15min；用水清洗烘干后将制件进行表面喷涂处理，选用油漆为氨基类油漆；之后在140℃进行高温固化40min，待漆膜干燥后自然冷却，测试其制件本身机械性能以及与漆膜的附着力情况（见表1和表2）。

比较例三

将注塑好的聚甲醛制件清洗，去除制件表面的杂质；将制件进行表面喷涂处理，选用油漆为氨基类油漆；之后在140℃进行高温固化40min，待漆膜干燥后自然冷却，测试其制件本身机械性能以及与漆膜的附着力情况（见表1和表2）。

将以上实施方案中所得到的聚甲醛制件进行力学性能测试，其测试标准、样片规格及测试数据如下所示：

表1经处理后的聚甲醛样片力学性能测试数据表

针对以上所实施方案中所得到的聚甲醛制件，通过喷涂油漆依据国家标准GB/T9286-1998对制件与漆膜的附着力进行测试

表2经处理后的聚甲醛样片附着力测试

测试项目	划格脱落情况	附着力测试等级	是否满足要求
				实施例一	部分脱落；	1/4B	不通过
实施例二	未脱落；	0/5B	通过
				实施例三	未脱落；	0/5B	通过
实施例四	未脱落；	0/5B	通过
				实施例五	未脱落；	0/5B	通过
实施例六	未脱落；	0/5B	通过
				比较例一	漆膜脱落严重	小于5/0B	不通过
比较例二	漆膜脱落严重	小于5/0B	不通过
				比较例三	漆膜脱落严重	小于5/0B	不通过

从实施例二至六的材料性能、喷涂和脱漆情况可以看出，经表面粗化处理后，进行酸处理，不仅可以使聚甲醛制品表面形成特殊的网状孔洞结构，由于网状孔洞结构的存在，有效的提高表面不易粘附的聚甲醛制品的表面粗糙度，提高其表面附着力，从根本上解决了聚甲醛制品表面不易喷涂/电镀的问题，而且对聚甲醛本身的一些机械性能并无明显的影响。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种聚甲醛制件表面处理方法，其特征在于：包括下列步骤：

a.对聚甲醛制件表面粗化处理,破坏表面的结晶区；粗化处理的方式为喷砂处理，喷砂处理后在聚甲醛制件表面形成粗化层，粗化层的厚度为500nm—500μm；

b.将粗化处理过的聚甲醛制件表面清洗后浸泡于酸液中进行酸表面处理，在聚甲醛制件表面形成连续的网状微孔结构；酸液为硫酸、盐酸或硫酸与盐酸的混合溶液，浓度为10％-30％；

c.酸表面处理后清水清洗并干燥。

2.根据权利要求1所述的聚甲醛制件表面处理方法，其特征在于：酸液为硫酸与盐酸的混合溶液，按质量百分比硫酸10.1％—30.6％，盐酸0.5％—1.4％，余量的水。

3.根据权利要求2所述的聚甲醛制件表面处理方法，其特征在于：步骤b中，酸表面处理的时间为5min—30min，温度为25℃—60℃。

4.根据权利要求3所述的聚甲醛制件表面处理方法，其特征在于：步骤b中，酸表面处理的时间为18min，温度为40℃。

5.根据权利要求4所述的聚甲醛制件表面处理方法，其特征在于：步骤b中，网状微孔结构的孔径为100nm—10μm，微孔深度为500nm—50μm。

6.根据权利要求5所述的聚甲醛制件表面处理方法，其特征在于：步骤a中，喷砂处理的喷砂沙粒的目数为45-150目，喷砂处理时间为5s-20s。