PEEK高分子材料生产中的表面处理方法分析

陶涛（四川天一科技股份有限公司， 四川 成都 610225）

PEEK高分子材料生产中的表面处理方法分析

陶涛（四川天一科技股份有限公司， 四川 成都 610225）

目前PEEK的表面处理方法有表面粗化和表面改性两个方面。表面粗化包括喷砂，酸蚀等，而表面改性包括硅烷偶联化、涂层和等离子体处理等。PEEK经过处理后，表面形成微孔，粘结剂可以渗透到其中形成粘附侧枝具有显微机械固位作用。

PEEK；高分子材料；生产；表面处理

本文介绍了喷砂、酸蚀法、二氧化硅涂层和硅烷化处理技术、低温等离子体处理等PEEK的表面处理技术，并介绍了选择粘结剂的方法，以期对同业有所启迪。

1 表面处理方法

（1）喷砂 喷砂是为了清洁可能阻止化学结合的任何污染，创造一个具有锁结作用的粗糙表面，扩大粘结面积，产生微观固位形，形成有效的微机械固位力，从而形成制锁连接。

对于不同硬度的待处理表面来说，砂粒粒度过小造成的处理表面粗糙度不够，粘结强度弱；砂粒粒度过大则会造成处理表面剥脱，粗糙度反而下降或由于粗糙度过大造成界面应力集中，从而导致粘结强度降低。Schmidlin等在0.2MPa压力下，分别采用了50μm和110μm的氧化铝微粒处理PEEK的表面10s，然后与RelyX Unicem和Heliobond/Tetric两种粘结系统进行粘结，测试粘结试件的剪切强度。结果表明：使用Heliobond/Tetric粘结系统时，采用110μmAl2O3微粒喷砂处理后，获得的剪切强度值为11.9±3.7MPa，采用50μmAl2O3微粒喷砂处理后，获得的剪切强度值为13.5±2.4MPa。但是使用RelyXUnicem粘结剂时，粘结强度为0。这可能与应用RelyXUnicem粘结剂后，其性能由亲水性变为疏水性使界面的润湿性和晶相发生变化有关。

（2）酸蚀法 为了增加修复材料与粘结剂之间的粘结强度，酸蚀也可以被作为一种表面处理的方法。氢氟酸常用于处理以SiO2为基质的陶瓷，可以粗化陶瓷的表面，在其界面形成微机械固位，增加了粘结强度。

Schmidlin等选择用98%的浓H2SO4处理PEEK的表面，产生了一个高度多孔、可渗透的表面，可以使粘结剂更容易的渗透其中，从而增加了粘结强度。但是选用盐酸和硝酸，无论选择怎样的浓度，都没有使其表面发生改变。Stawarczyk研究发现，PEEK经过酸蚀处理后表面粗糙度降低，接触角升高，剪切强度却明显提高，但这一现象并没有得到明确的解释。

（3）二氧化硅涂层和硅烷化处理技术 二氧化硅涂层技术是传统喷砂技术的改良，是在氧化铝颗粒的表面覆盖了一层二氧化硅，经过高温喷砂处理后在其表面形成硅酸盐涂层，这种方法也被称为摩擦化学涂层。这种方法既可以像传统喷砂处理那样增加PEEK与树脂粘结剂之间的微机械固位，同时在PEEK表面引入了硅元素，使得硅烷偶联剂可以获得理想的效果。

（4）低温等离子体处理技术 通过低温等离子体处理，材料表面发生了多重物理的、化学的变化，使非极性表面转变为极性表面，或产生刻蚀而粗糙，或形成致密的交联层，增加了粘结界面的相互作用，从而使粘结性能得到了改善。

氮气、氧气、氩气和氢气等被广泛的应用于高分子材料表面的低温等离子体处理中。Zhang等比较了氮气、氩气和氧气作为低温等离子体处理半结晶PEEK后的粘结强度，发现经过氩气低温等离子体处理后表现了最高的粘结强度，氮气处理组的最低。Jha等在常压和低压下，对PEEK进行等离子体处理，研究结果表明常压下的粘结力比低压下的较大。PEEK经等离子体处理后，表面粗糙度增加，引入了极性基团，使表面能增加，粘结性提高。而且随着等离子体处理的时间不同，其粘结强度也有所差异，这可能是由于等离子体处理时间过长，会对试件表面已经形成的活性基团产生破坏作用，使活性基团的数量减少，从而对粘结性也产生了影响。

2 粘结剂的选择

随着口腔材料的发展，粘结剂作为口腔修复材料的辅助材料越来越受到口腔材料研究者的普遍重视。粘结材料在口腔修复中发挥着重要的作用，不仅能促进修复体的固位作用、提高修复体和基牙的抗折强度，而且还可以提高边缘封闭的作用，减少边缘微渗漏，避免对修复体产生不良的影响。

磷酸锌粘结剂是最早应用于口腔修复的粘结材料，其本质是靠机械固位作用并没有化学粘结性，仅起到边缘封闭的作用。但由于磷酸锌可溶于唾液，可导致修复体边缘微渗漏。所以，防止边缘微渗漏的发生，以及改善磷酸锌水门汀的粘结性能，仍是进一步研究的内容。

聚羧酸锌粘结剂具有亲水性，扩大与牙本质的粘结面积，除有机械嵌合力之外，还与牙本质之间存在化学结合力。但是该水门汀抗压强度较低，不适于承受咀嚼压力较大区域的修复。

玻璃离子粘结剂是一种理想的粘结剂，粘结性强，硬度高，并且具有防龋作用，可与牙体组织中的成分形成离子键而产生粘结固位力。但其弹性模量较低，不适合应用于咀嚼压力较大的区域。另外，还有树脂加强型玻璃离子粘结剂，是通过改性传统型玻璃离子粘固剂而形成的，固化方式既有离子键合又有光固化作用，并且机械强度和边缘封闭性均有了明显改善。

在口腔修复领域，树脂粘结剂已经成为最常使用的粘结剂。该材料由于优越的粘结性能及美学性能，在临床工作中，越来越得到广泛关注。根据固化引发体系的不同，树脂水门汀可分为三类：化学固化型、光固化型和双固化型。双固化树脂是一种自粘结树脂水门汀，在使用时不需要对被粘物表面进行酸蚀、涂布粘结剂等处理，操作简便，粘结效果较好。

［1］王春莲，陈浩，赵丽娜，等.低温等离子体在高分子材料表面改性中的应用［J］.辽宁化工，2011，40（10）.