CN106674578A - 一种提高塑料表面耐高温性的处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明一种提高塑料表面耐高温性的处理工艺，具体步骤如下：脱脂、粗化、表面中和、表面催化、制作液态耐高温层、氧化焰处理、真空处理、水洗干燥。本发明通过对塑料进行脱脂、粗化、中和、催化、氧化焰处理后，可以使塑料表面进行软化后，在真空条件下，将液态耐高温层喷涂至塑料表面，并进行干燥，可以在表面形成一层具有耐高温功能的塑料表层，形成的塑料表层有效提高耐高温功能，有效提高了塑料的耐高温性，并且冷媒性优秀，本发明采用的工艺，可以使耐高温功能的表层更加有效的附着于塑料表面，并与塑料内部的物质相结合，使之更加有效的与塑料表面进行结合，从而有效增强塑料的耐高温功能以及冷媒性，提高塑料的使用安全性、稳定性。

Description

一种提高塑料表面耐高温性的处理工艺
技术领域
本发明属于塑料加工领域，具体涉及一种能够提高塑料表面耐高温性的处理工艺。
背景技术
塑料是以单体为原料，通过加聚或缩聚反应聚合而成的高分子化合物，因为塑料本身具有成本低、可塑性强、材质轻、绝缘性好、导热性低等优点，可以直接加工成生活、工业等用品。塑料制品的应用比较广泛，而且通常会放置于不同环境中进行使用，塑料放置在高温环境下时，其表面容易发生熔化；长时间使用后塑料会发生严重形变、甚至整体损坏脱落；并且塑料一旦从高温环境下转移至常温或者低温中时，塑料可能产生开裂。
因此，如何有效提高塑料表面耐高温能力的是本领域技术人员所需研究的课题。
发明内容
为解决上述问题，本发明公开了一种提高塑料表面耐高温性的处理工艺。
为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种提高塑料表面耐高温性的处理工艺，具体步骤如下：
（1）脱脂：将待处理塑料浸泡于脱脂溶液中0.4～0.8h后取出；
（2）粗化：将步骤（1）脱脂完成的塑料浸泡于粗化预处理液中，于23～30℃浸泡5～10min后取出，并转移至粗化液中，浸泡0.5～1h后取出；
（3）表面中和：将步骤（2）中塑料取出，浸泡于中和液中；中和液为浓度30%的氢氧化钠水溶液；
（4）表面催化：将步骤（3）获得的塑料浸泡于催化溶液中，于65～82℃的温度下浸泡15～30min后取出后，用塑料薄膜将其表面包裹，并与自然条件下静置3～5天；
（5）制作液态耐高温层：按需取用间对甲酚、PET树脂、甲基丙烯酸缩水甘油酯、表面活性剂、SMA、纤维粉末以及金属粉末作为耐高温层原料，制作液态阻燃层备用；
（6）氧化焰处理：将步骤（4）中表面催化完成的塑料置于氧化焰上多次燃烧；
（7）真空处理：将步骤（6）中氧化焰处理完成的塑料转移至压力罐中，利用气蒸装置以及真空装置进行气蒸处理与真空处理的交替处理；向压力罐中缓缓压注步骤（5）中获得的液态耐高温层，并保持压力罐真空度不变；当液态耐高温层充满压力罐时，关闭压力罐的真空系统，并为液液态耐高温层加压，直到塑料表面开始吸收液态耐高温层；待压力罐中的液态耐高温层不再减少时，停止加压并取出；
（8）水洗干燥：将步骤（7）获得的塑料用塑料薄膜进行包裹，置于25～30℃的温度下放置2～4天，取下塑料薄膜后进行水洗，水洗完成后置于烘干装置中，于77～85℃的温度下烘干15～20min。
进一步地，步骤（5）中液态耐高温层中各成分所占质量份数分别为：间对甲酚：38～52份、PET树脂：22～42份、甲基丙烯酸缩水甘油酯：12～15份、表面活性剂：3～5份、SMA：3～7份、纤维粉末：3～5份、金属粉末：3～5份；
液态耐高温层的具体制作方法为：
将PET树脂、甲基丙烯酸缩水甘油酯、表面活性剂以及SMA混合，并溶解于间对甲酚中，升温至122～142℃并搅拌均匀，作为耐高温层基体，并保温；
将纤维粉末与金属粉末研磨均质；
将研磨均质后的纤维粉末以及金属粉末添加至耐高温层基体中搅拌均匀，得到液态耐高温层基体。
进一步地，间对甲酚的间位含量不低于50%；表面活性剂为氟碳表面活性剂；纤维粉末为竹纤维与硅酸盐纤维按照质量比2:3混合而成；金属粉末为铝粉或者钛粉。
进一步地，步骤（5）中液态耐高温层中各成分所占质量份数分别为：间对甲酚：45份、PET树脂：32份、甲基丙烯酸缩水甘油酯：14份、表面活性剂：4份、SMA：5份、纤维粉末：4份、金属粉末：4份。
进一步地，步骤（1）中的脱脂溶液为丙酮与丁酮按照体积比11～14:3混合而成的混合溶液。
进一步地，步骤（2）中的粗化预处理液为重铬酸钾、硫酸以及水的混合物，重铬酸钾、硫酸、水的质量比为3:1:5；粗化溶液为铬酸、硫酸以及水的混合物，铬酸、硫酸、水的质量比为2:5:25。
进一步地，步骤（4）中催化溶液的制作方法为：
（a）按照1:1:6的质量比取用纳米氧化银、纳米氧化铜以及二氧化硅混合成混合粉末，并加入乙醇以及丙酮，升温至33～40℃，搅拌15～22min，获得初级混合液；
（b）向初级混合液中加入精氨酸与色氨酸，并将温度升温至52～60℃，搅拌12～15min；再加入沸石，保温，继续搅拌42～50min后得到初级催化溶液；
（c）将步骤（2）得到的初级催化溶液在50～58℃水浴中进行搅拌回流5～8分钟，冷却静置至35～38℃后，加入聚硅氧烷，搅拌5～7min后，通电8～10h，获得催化溶液。
进一步地，乙醇以及丙酮的质量分别为混合粉末的200～225%、375～450%；精氨酸与色氨酸的质量分别为初级混合液质量的4～7%以及5～8%；沸石的质量为初级混合溶液的5～10%；聚硅氧烷的质量为初级催化溶液的5～12%。
本发明通过对塑料进行脱脂、粗化、中和、催化、氧化焰处理后，可以使塑料表面进行软化后，并在真空条件下，将液态耐高温层喷涂至塑料表面，并将涂好的塑料进行干燥，可以在塑料表面形成一层具有耐高温功能的塑料表层，形成的塑料表层有效提高塑料表面的耐高温功能，有效提高了塑料的耐高温性，并且冷媒性优秀，本发明采用的工艺，可以使耐高温功能的表层更加有效的附着于塑料表面，并与塑料内部的物质相结合，使之更加有效的与塑料表面进行结合，从而有效增强塑料的耐高温功能以及冷媒性，提高塑料的使用安全性、稳定性。
具体实施方式
以下将结合具体实施例对本发明提供的技术方案进行详细说明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1：
一种提高塑料表面耐高温性的处理工艺，具体步骤如下：
（1）脱脂：将待处理塑料浸泡于脱脂溶液中0.4h后取出；
（2）粗化：将步骤（1）脱脂完成的塑料浸泡于粗化预处理液中，于23℃浸泡5min后取出，并转移至粗化液中，浸泡0.5h后取出；
（3）表面中和：将步骤（2）中塑料取出，浸泡于中和液中；中和液为浓度30%的氢氧化钠水溶液；
（4）表面催化：将步骤（3）获得的塑料浸泡于催化溶液中，于65℃的温度下浸泡15min后取出后，用塑料薄膜将其表面包裹，并与自然条件下静置3天；
（5）制作液态耐高温层：按需取用间对甲酚、PET树脂、甲基丙烯酸缩水甘油酯、表面活性剂、SMA、纤维粉末以及金属粉末作为耐高温层原料，将PET树脂、甲基丙烯酸缩水甘油酯、表面活性剂以及SMA混合，并溶解于间对甲酚中，升温至122℃并搅拌均匀，作为耐高温层基体，并保温；
将纤维粉末与金属粉末研磨均质；
将研磨均质后的纤维粉末以及金属粉末添加至耐高温层基体中搅拌均匀，得到液态耐高温层基体以备用；
以上液态耐高温层中各成分所占质量份数分别为：间对甲酚：38份、PET树脂：42份、甲基丙烯酸缩水甘油酯：15份、表面活性剂：5份、SMA：7份、纤维粉末：5份、金属粉末：5份；间对甲酚的间位含量不低于50%；表面活性剂为氟碳表面活性剂；纤维粉末为竹纤维与硅酸盐纤维按照质量比2:3混合而成；金属粉末为铝粉。
（6）氧化焰处理：将步骤（4）中表面催化完成的塑料置于氧化焰上多次燃烧；
（7）真空处理：将步骤（6）中氧化焰处理完成的塑料转移至压力罐中，利用气蒸装置以及真空装置进行气蒸处理与真空处理的交替处理；向压力罐中缓缓压注步骤（5）中获得的液态耐高温层，并保持压力罐真空度不变；当液态耐高温层充满压力罐时，关闭压力罐的真空系统，并为液液态耐高温层加压，直到塑料表面开始吸收液态耐高温层；待压力罐中的液态耐高温层不再减少时，停止加压并取出；
（8）水洗干燥：将步骤（7）获得的塑料用塑料薄膜进行包裹，置于25℃的温度下放置2天，取下塑料薄膜后进行水洗，水洗完成后置于烘干装置中，于77℃的温度下烘干15min。
以上步骤（1）中的脱脂溶液为丙酮与丁酮按照体积比11:3混合而成的混合溶液。
步骤（2）中的粗化预处理液为重铬酸钾、硫酸以及水的混合物，重铬酸钾、硫酸、水的质量比为3:1:5；粗化溶液为铬酸、硫酸以及水的混合物，铬酸、硫酸、水的质量比为2:5:25。
步骤（4）中催化溶液的制作方法为：
（a）按照1:1:6的质量比取用纳米氧化银、纳米氧化铜以及二氧化硅混合成混合粉末，并加入乙醇以及丙酮，升温至33℃，搅拌15min，获得初级混合液；
（b）向初级混合液中加入精氨酸与色氨酸，并将温度升温至52℃，搅拌12min；再加入沸石，保温，继续搅拌42min后得到初级催化溶液；
（c）将步骤（2）得到的初级催化溶液在50℃水浴中进行搅拌回流5分钟，冷却静置至35℃后，加入聚硅氧烷，搅拌5min后，通电8h，获得催化溶液。
乙醇以及丙酮的质量分别为混合粉末的200%、375%；精氨酸与色氨酸的质量分别为初级混合液质量的4%以及5%；沸石的质量为初级混合溶液的5%；聚硅氧烷的质量为初级催化溶液的5%。
实施例2：
一种提高塑料表面耐高温性的处理工艺，具体步骤如下：
（1）脱脂：将待处理塑料浸泡于脱脂溶液中0.8h后取出；
（2）粗化：将步骤（1）脱脂完成的塑料浸泡于粗化预处理液中，于30℃浸泡10min后取出，并转移至粗化液中，浸泡1h后取出；
（3）表面中和：将步骤（2）中塑料取出，浸泡于中和液中；中和液为浓度30%的氢氧化钠水溶液；
（4）表面催化：将步骤（3）获得的塑料浸泡于催化溶液中，于82℃的温度下浸泡30min后取出后，用塑料薄膜将其表面包裹，并与自然条件下静置5天；
（5）制作液态耐高温层：按需取用间对甲酚、PET树脂、甲基丙烯酸缩水甘油酯、表面活性剂、SMA、纤维粉末以及金属粉末作为耐高温层原料，将PET树脂、甲基丙烯酸缩水甘油酯、表面活性剂以及SMA混合，并溶解于间对甲酚中，升温至142℃并搅拌均匀，作为耐高温层基体，并保温；
将纤维粉末与金属粉末研磨均质；
将研磨均质后的纤维粉末以及金属粉末添加至耐高温层基体中搅拌均匀，得到液态耐高温层基体以备用；
以上液态耐高温层中各成分所占质量份数分别为：间对甲酚：52份、PET树脂：22份、甲基丙烯酸缩水甘油酯：12份、表面活性剂：3份、SMA：3份、纤维粉末：3份、金属粉末：3份；间对甲酚的间位含量不低于50%；表面活性剂为氟碳表面活性剂；纤维粉末为竹纤维与硅酸盐纤维按照质量比2:3混合而成；金属粉末为铝粉。
（6）氧化焰处理：将步骤（4）中表面催化完成的塑料置于氧化焰上多次燃烧；
（7）真空处理：将步骤（6）中氧化焰处理完成的塑料转移至压力罐中，利用气蒸装置以及真空装置进行气蒸处理与真空处理的交替处理；向压力罐中缓缓压注步骤（5）中获得的液态耐高温层，并保持压力罐真空度不变；当液态耐高温层充满压力罐时，关闭压力罐的真空系统，并为液液态耐高温层加压，直到塑料表面开始吸收液态耐高温层；待压力罐中的液态耐高温层不再减少时，停止加压并取出；
（8）水洗干燥：将步骤（7）获得的塑料用塑料薄膜进行包裹，置于30℃的温度下放置4天，取下塑料薄膜后进行水洗，水洗完成后置于烘干装置中，于85℃的温度下烘干20min。
以上步骤（1）中的脱脂溶液为丙酮与丁酮按照体积比14:3混合而成的混合溶液。
步骤（2）中的粗化预处理液为重铬酸钾、硫酸以及水的混合物，重铬酸钾、硫酸、水的质量比为3:1:5；粗化溶液为铬酸、硫酸以及水的混合物，铬酸、硫酸、水的质量比为2:5:25。
步骤（4）中催化溶液的制作方法为：
（a）按照1:1:6的质量比取用纳米氧化银、纳米氧化铜以及二氧化硅混合成混合粉末，并加入乙醇以及丙酮，升温至40℃，搅拌22min，获得初级混合液；
（b）向初级混合液中加入精氨酸与色氨酸，并将温度升温至60℃，搅拌15min；再加入沸石，保温，继续搅拌50min后得到初级催化溶液；
（c）将步骤（2）得到的初级催化溶液在58℃水浴中进行搅拌回流8分钟，冷却静置至38℃后，加入聚硅氧烷，搅拌7min后，通电10h，获得催化溶液。
乙醇以及丙酮的质量分别为混合粉末的225%、450%；精氨酸与色氨酸的质量分别为初级混合液质量的7%以及8%；沸石的质量为初级混合溶液的10%；聚硅氧烷的质量为初级催化溶液的12%。
实施例3：
一种提高塑料表面耐高温性的处理工艺，具体步骤如下：
（1）脱脂：将待处理塑料浸泡于脱脂溶液中06h后取出；
（2）粗化：将步骤（1）脱脂完成的塑料浸泡于粗化预处理液中，于27℃浸泡7min后取出，并转移至粗化液中，浸泡0.7h后取出；
（3）表面中和：将步骤（2）中塑料取出，浸泡于中和液中；中和液为浓度30%的氢氧化钠水溶液；
（4）表面催化：将步骤（3）获得的塑料浸泡于催化溶液中，于75℃的温度下浸泡23min后取出后，用塑料薄膜将其表面包裹，并与自然条件下静置4天；
（5）制作液态耐高温层：按需取用间对甲酚、PET树脂、甲基丙烯酸缩水甘油酯、表面活性剂、SMA、纤维粉末以及金属粉末作为耐高温层原料，将PET树脂、甲基丙烯酸缩水甘油酯、表面活性剂以及SMA混合，并溶解于间对甲酚中，升温至132℃并搅拌均匀，作为耐高温层基体，并保温；
将纤维粉末与金属粉末研磨均质；
将研磨均质后的纤维粉末以及金属粉末添加至耐高温层基体中搅拌均匀，得到液态耐高温层基体以备用；
以上液态耐高温层中各成分所占质量份数分别为：间对甲酚：45份、PET树脂：32份、甲基丙烯酸缩水甘油酯：14份、表面活性剂：4份、SMA：5份、纤维粉末：4份、金属粉末：4份；间对甲酚的间位含量不低于50%；表面活性剂为氟碳表面活性剂；纤维粉末为竹纤维与硅酸盐纤维按照质量比2:3混合而成；金属粉末为钛粉。
（6）氧化焰处理：将步骤（4）中表面催化完成的塑料置于氧化焰上多次燃烧；
（7）真空处理：将步骤（6）中氧化焰处理完成的塑料转移至压力罐中，利用气蒸装置以及真空装置进行气蒸处理与真空处理的交替处理；向压力罐中缓缓压注步骤（5）中获得的液态耐高温层，并保持压力罐真空度不变；当液态耐高温层充满压力罐时，关闭压力罐的真空系统，并为液液态耐高温层加压，直到塑料表面开始吸收液态耐高温层；待压力罐中的液态耐高温层不再减少时，停止加压并取出；
（8）水洗干燥：将步骤（7）获得的塑料用塑料薄膜进行包裹，置于27℃的温度下放置3天，取下塑料薄膜后进行水洗，水洗完成后置于烘干装置中，于81℃的温度下烘干17min。
以上步骤（1）中的脱脂溶液为丙酮与丁酮按照体积比13:3混合而成的混合溶液。
步骤（2）中的粗化预处理液为重铬酸钾、硫酸以及水的混合物，重铬酸钾、硫酸、水的质量比为3:1:5；粗化溶液为铬酸、硫酸以及水的混合物，铬酸、硫酸、水的质量比为2:5:25。
步骤（4）中催化溶液的制作方法为：
（a）按照1:1:6的质量比取用纳米氧化银、纳米氧化铜以及二氧化硅混合成混合粉末，并加入乙醇以及丙酮，升温至37℃，搅拌18min，获得初级混合液；
（b）向初级混合液中加入精氨酸与色氨酸，并将温度升温至56℃，搅拌13min；再加入沸石，保温，继续搅拌46min后得到初级催化溶液；
（c）将步骤（2）得到的初级催化溶液在54℃水浴中进行搅拌回流7分钟，冷却静置至36℃后，加入聚硅氧烷，搅拌6min后，通电9h，获得催化溶液。
乙醇以及丙酮的质量分别为混合粉末的212%、405%；精氨酸与色氨酸的质量分别为初级混合液质量的5%以及7%；沸石的质量为初级混合溶液的7%；聚硅氧烷的质量为初级催化溶液的8%。
对经过以上三个实施例处理后的塑料进行高温测试，其中实施例3的耐高温性最为优秀，与现有塑料相比，提升约205%；实施例2其次，提升约178%；实施例3稍差，但是也提升约167%。
最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制性技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种提高塑料表面耐高温性的处理工艺，其特征在于：具体步骤如下：
（1）脱脂：将待处理塑料浸泡于脱脂溶液中0.4～0.8h后取出；
（2）粗化：将步骤（1）脱脂完成的塑料浸泡于粗化预处理液中，于23～30℃浸泡5～10min后取出，并转移至粗化液中，浸泡0.5～1h后取出；
（3）表面中和：将步骤（2）中塑料取出，浸泡于中和液中；所述中和液为浓度30%的氢氧化钠水溶液；
（4）表面催化：将步骤（3）获得的塑料浸泡于催化溶液中，于65～82℃的温度下浸泡15～30min后取出后，用塑料薄膜将其表面包裹，并与自然条件下静置3～5天；
（5）制作液态耐高温层：按需取用间对甲酚、PET树脂、甲基丙烯酸缩水甘油酯、表面活性剂、SMA、纤维粉末以及金属粉末作为耐高温层原料，制作液态阻燃层备用；
（6）氧化焰处理：将步骤（4）中表面催化完成的塑料置于氧化焰上多次燃烧；
（7）真空处理：将步骤（6）中氧化焰处理完成的塑料转移至压力罐中，利用气蒸装置以及真空装置进行气蒸处理与真空处理的交替处理；向压力罐中缓缓压注步骤（5）中获得的液态耐高温层，并保持压力罐真空度不变；当液态耐高温层充满压力罐时，关闭压力罐的真空系统，并为液液态耐高温层加压，直到塑料表面开始吸收液态耐高温层；待压力罐中的液态耐高温层不再减少时，停止加压并取出；
（8）水洗干燥：将步骤（7）获得的塑料用塑料薄膜进行包裹，置于25～30℃的温度下放置2～4天，取下塑料薄膜后进行水洗，水洗完成后置于烘干装置中，于77～85℃的温度下烘干15～20min。
2.根据权利要求1所述的一种提高塑料表面耐高温性的处理工艺，其特征在于：所述步骤（5）中液态耐高温层中各成分所占质量份数分别为：间对甲酚：38～52份、PET树脂：22～42份、甲基丙烯酸缩水甘油酯：12～15份、表面活性剂：3～5份、SMA：3～7份、纤维粉末：3～5份、金属粉末：3～5份；
液态耐高温层的具体制作方法为：
将PET树脂、甲基丙烯酸缩水甘油酯、表面活性剂以及SMA混合，并溶解于间对甲酚中，升温至122～142℃并搅拌均匀，作为耐高温层基体，并保温；
将纤维粉末与金属粉末研磨均质；
将研磨均质后的纤维粉末以及金属粉末添加至耐高温层基体中搅拌均匀，得到液态耐高温层基体。
3.根据权利要求2所述的一种提高塑料表面耐高温性的处理工艺，其特征在于：所述间对甲酚的间位含量不低于50%；所述表面活性剂为氟碳表面活性剂；所述纤维粉末为竹纤维与硅酸盐纤维按照质量比2:3混合而成；所述金属粉末为铝粉或者钛粉。
4.根据权利要求2所述的一种提高塑料表面耐高温性的处理工艺，其特征在于：所述步骤（5）中液态耐高温层中各成分所占质量份数分别为：间对甲酚：45份、PET树脂：32份、甲基丙烯酸缩水甘油酯：14份、表面活性剂：4份、SMA：5份、纤维粉末：4份、金属粉末：4份。
5.根据权利要求1所述的一种提高塑料表面耐高温性的处理工艺，其特征在于：所述步骤（1）中的脱脂溶液为丙酮与丁酮按照体积比11～14:3混合而成的混合溶液。
6.根据权利要求1所述的一种提高塑料表面阻燃性的处理工艺，其特征在于：所述步骤（2）中的粗化预处理液为重铬酸钾、硫酸以及水的混合物，所述重铬酸钾、硫酸、水的质量比为3:1:5；粗化溶液为铬酸、硫酸以及水的混合物，所述铬酸、硫酸、水的质量比为2:5:25。
7.根据权利要求1所述的一种提高塑料表面耐高温性的处理工艺，其特征在于：所述步骤（4）中催化溶液的制作方法为：
（a）按照1:1:6的质量比取用纳米氧化银、纳米氧化铜以及二氧化硅混合成混合粉末，并加入乙醇以及丙酮，升温至33～40℃，搅拌15～22min，获得初级混合液；
（b）向初级混合液中加入精氨酸与色氨酸，并将温度升温至52～60℃，搅拌12～15min；再加入沸石，保温，继续搅拌42～50min后得到初级催化溶液；
（c）将步骤（2）得到的初级催化溶液在50～58℃水浴中进行搅拌回流5～8分钟，冷却静置至35～38℃后，加入聚硅氧烷，搅拌5～7min后，通电8～10h，获得催化溶液。
8.根据权利要求7所述的一种提高塑料表面耐高温性的处理工艺，其特征在于：所述乙醇以及丙酮的质量分别为混合粉末的200～225%、375～450%；所述精氨酸与色氨酸的质量分别为初级混合液质量的4～7%以及5～8%；所述沸石的质量为初级混合溶液的5～10%；所述聚硅氧烷的质量为初级催化溶液的5～12%。
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