Металлизация пластмасс - Шалкаускас М.И.
Скачать (прямая ссылка):
присутствие различных соединений, увеличивающих ад-' гезию, так называемых промоторов адгезии (соединений хрома и олова, полярных низкомолекулярных пластификаторов) и антипромоторов, которые могут разрушать или ослаблять прочность промежуточного слоя;
природа химически осаждаемого металла и условия его осаждения (такие благородные металлы, как Ag и Аи, образуют слабую связь, по-видвмому, вследствие недостаточного химического взаимодействия с пластмассой).
40
Рис. 12. Принципиальные схемы измерения прочности связи (Рн, МПа; Рт, кН/м; /^д, кН/м) металлического покрытия с пластмассой методом отрыва приклеенного стержня (/), отслаивания с постоянной скоростью (2) и постоянной нагрузкой (3)
В итоге можно сказать, что адгезионные и др угие физико-механические свойства металлизированных пластмасс определяются структурой и свойствами промежуточного слоя *, который является наиболее ответственным элементом композиционного материала — металлизированной пластмассы. От его надежности зависит надежность всего металлизированного изделия, состоящего из трех основных частей: пластмассовой основы, выполняющей роль несущей конструкции, металлического покрытия, служащего защитной оболочкой, и промежуточного слоя, связывающего все в единое изделие. Но оценить надежность довольно сложная задача, поэтому на практике ограничиваются лишь определением наиболее важного и представительного параметра, а именно прочности связи. Для этого существует довольно много способов. Применяют и методы термоударов (термошоков), когда готовое изделие попеременно нагревают и охлаждают, после чего осматривают — не появились ли вздутия, трещины, отслаивания покрытия. Используют и более прямые разрушающие методы отслаивания и отрыва металлического покрытия от пластмассы (рис. 12). Чаще всего пользуются наиболее простыми, в смысле применяемой аппаратуры, методами отслаивания.
* См.: Ш а л к а у с к а с М. Значение промежуточного слоя в металлизированных пластмассах. —Веб.: Поверхностная отделка изделий из пластмасс. Л., ЛДНТП, 1970, с. 58—64.
41
Травление
Эффективность металлизации и качество металлизированных изделий в основном зависят от эффективности травления. Травление — это химический процесс, протекающий на поверхности пластмассы, сопровождаемый изменением ее структуры и физико-химических свойств: появляются микроуглубления и микропоры -размером в несколько микрометров, увеличивается твердость поверхностного слоя; возрастает количество полярных групп (до 1020—1024 м-2). Травление по своей природе родственно таким процессам, как коррозия, выщелачивание, выветривание, и подчиняется тем же общим закономерностям топохимических реакций с массоперенссом.
Для травления пластмасс используют различные химические реакции: окисления-восстановления, гидролиза, дегидрирования и деструкции. С технологической точки зрения можно выделить несколько случаев травления (рис. 13): 1 — гладкое травление, когда с поверхности удаляется слой материала одинаковой толщины; 2 — чистое травление, когда с поверхности стравливается и удаляется слой материала неодинаковой толщины и поверхность становится шероховатой; 3 — конверсионное травление, когда на поверхности остаются продукты травления,образуя налет в виде рыхлого или плотного слоя.
Первый тип травления — гладкое травление, к которому можно отнести травление поликарбоната олеумом, мало интересен для целей металлизации, так как он хотя и модифицирует поверхность, образуя на ней полярные группы, но не создает благоприятной структуры для образования прочного промежуточного слоя, который обычно и обеспечивает хорошее сцепление металлического покрытия с пластмассой. Гладкое травление можно использовать для подготовки поверхности пластмасс к склеиванию, окрашиванию, лакированию и вакуумной металлизации, так как последняя осуществляется на слой грунтовочного лака, и прочность связи металла с пластмассой зависит от прочности связи с ней слоев лака, как грунтовочного, так и' защитного.
Чистое травление также относится к реакциям, протекающим во внешней диффузионно-кинетической и частично во внутренней диффузионно-кинетической областях, т. е. скорость диффузии соизмерима или меньше скорости травления, причем все продукты травления (02, Н20,
42
Рис. ІЗ. Схемы различных слу-
чаев травления пластмасс: /— /
гладкое травление, 2 — чистое травление, 3 — конверсионное травление. Пунктиром указана, исходная поверхность
пластмасс до травления
РХООН, Сг(Ш) и т. п.) полностью удаляются с поверхности, обнажая чистую, химически модифицированную — гидрофильную — поверхность полимерного материала. При этом важно, чтобы процесс травления был чувствителен к структурным или химическим неоднородностям материала и селективно вытравливал поверхность местами больше, а местами меньше, делая ее микрошероховатой (1—5 мкм). Такими неоднороднсстями в полимерном материале могут быть: глобулы полибутадиена в полистирольном каркасе в случае АБС-пластиков; кристаллические и аморфные участки в случае полипропилена и полиэтилена; радиационные повреждения (треки) в случае поликарбоната. Микрошероховатая структура обеспечивает анкерное крепление металлического покрытия, осаждаемого химическим путем на пластмассу. Кроме того, развитая микроструктура промежуточного слоя, вследствие большей ее подвижности, выравнивает термонапряжения и препятствует распространению образующихся от напряжений трещин, таким образом способствуя большей долговечности композиционного материала металл — пластмасса.
