新材料科技與化學(xué)技術(shù)創(chuàng)新
電鍍中間體/水性工業(yè)涂料/工業(yè)清洗化學(xué)品
如何獲得優(yōu)異的涂層附著力
2021-04-07 21:41
介紹：對(duì)大多數(shù)涂層來(lái)說(shuō)，最重要的一個(gè)要求是，在成膜完成后，系統(tǒng)必須牢固地附著在基材上。附著力是指涂層從基材上剝離的阻力。
完全濕潤(rùn)
涂料通常用作液體施工。為了獲得良好的附著力，液體必須完全擴(kuò)散到待涂布的表面上。這種獲得附著力的先決條件稱(chēng)為完全潤(rùn)濕，由液體的表面張力和固體的表面能決定。
Complete wetting diagram - learn about achieving superior adhesion of coatings
潤(rùn)濕受表面能和表面張力的控制。根據(jù)定義，完全潤(rùn)濕是指接觸角為0°的情況。當(dāng)液體的表面張力低于固體的表面能時(shí)，就會(huì)發(fā)生完全潤(rùn)濕。當(dāng)不滿足完全濕潤(rùn)的前提條件時(shí)，可以使用兩種方法：
通過(guò)預(yù)處理提高固體的表面能。在某些情況下，簡(jiǎn)單地用有機(jī)溶劑清洗表面就足夠了。使用一種稱(chēng)為潤(rùn)濕劑的添加劑降低油漆的表面張力。
附著力的關(guān)鍵方面：當(dāng)需要良好的附著力時(shí)，除了完全潤(rùn)濕外，還必須考慮幾個(gè)方面。這同時(shí)適用于“正常”附著力（指附著在基底上的涂層）和層間附著力（指涂覆在另一涂層上的附著力）。
diagram of a coating on top of another coating - Learn about achieving superior coatings adhesion
附著力和層間附著力：多種粘附機(jī)制可用于獲得良好的粘附。其中一些機(jī)制非常有效，其他機(jī)制則可能會(huì)有所幫助。
兩種機(jī)制可產(chǎn)生優(yōu)異的附著力。
首先，當(dāng)涂料組分能夠在成膜過(guò)程中穿過(guò)基體-涂料界面，從而產(chǎn)生界面混合時(shí)，就有可能實(shí)現(xiàn)擴(kuò)散粘附。當(dāng)塑料物體必須涂上涂料時(shí)，可以使用擴(kuò)散的概念。當(dāng)涂料中的聚合樹(shù)脂分子能夠擴(kuò)散到塑料中足夠深，并與塑料的聚合尾巴和鏈纏結(jié)，則可獲得優(yōu)異的附著力。
Diffusion and entanglement - learn about achieving superior coating adhesion
擴(kuò)散和纏繞
當(dāng)涂層通過(guò)共價(jià)鍵與基體化學(xué)鍵合時(shí)，可以獲得優(yōu)異的附著力；然后，基板和涂層作用被稱(chēng)為偶聯(lián)。在漆膜形成過(guò)程中，當(dāng)涂料中基料體系的化學(xué)基團(tuán)與基材表面的化學(xué)基團(tuán)發(fā)生反應(yīng)時(shí)，在界面處會(huì)形成共價(jià)鍵。
Interfacial crosslinking - Learn about achieving superior coating adhesion
界面交聯(lián)
在成膜過(guò)程中形成共價(jià)鍵。特定的添加劑，稱(chēng)為附著力促進(jìn)劑，可用于化學(xué)結(jié)合涂層。
獲得和保持良好附著力的先決條件是界面共價(jià)鍵連接到涂層的基料系統(tǒng)中。此外，涂層必須足夠柔韌，能夠處理施加在系統(tǒng)上的應(yīng)力。尤其是靠近界面的涂層部分柔韌性要求高。
使用擴(kuò)散附著力和耦合劑，一個(gè)例子是當(dāng)液體面漆施涂在仍然潮濕的液體底漆上時(shí)。當(dāng)兩種涂料在一定程度上可混溶，且交聯(lián)機(jī)理相同時(shí)，可獲得較好的涂層間附著力。這一概念稱(chēng)為濕涂施工。
長(zhǎng)期高強(qiáng)附著力的一個(gè)關(guān)鍵先決條件是，由基材、涂層和界面組成的整個(gè)系統(tǒng)的機(jī)械性能良好。系統(tǒng)應(yīng)無(wú)內(nèi)應(yīng)力，且系統(tǒng)必須能夠消散施加的任何力。尤其是靠近基體-涂層界面的區(qū)域必須是堅(jiān)固的但不是剛性的。這意味著，涂層內(nèi)，尤其是界面附近的交聯(lián)密度不應(yīng)太高。
其他機(jī)制
其他粘附機(jī)制可以幫助獲得良好的附著力。
粗糙表面比光滑表面具有更高的有效表面積。表面粗糙度可通過(guò)砂磨、蝕刻或噴砂等預(yù)處理獲得，有利于粘附。
其次，液體涂料可以滲透到多孔基材的孔隙中，如石頭和木材。由于機(jī)械錨固，穿透性可提高附著力。
確保基體和涂層之間的強(qiáng)分子間相互作用是很重要的，尤其是當(dāng)涂覆金屬時(shí)。最好使用強(qiáng)物理鍵，如氫鍵。使用氫鍵作為主要的粘附機(jī)制是有風(fēng)險(xiǎn)的。原因是其他能夠形成氫鍵的分子，可以與產(chǎn)生附著力的氫鍵競(jìng)爭(zhēng)。一個(gè)眾所周知的例子是，一些金屬涂層在干燥條件下表現(xiàn)出良好的附著力，但當(dāng)金屬涂層界面與水接觸時(shí)，則會(huì)失效。
最重要的是要認(rèn)識(shí)到，由基底、涂層和界面組成的完整系統(tǒng)控制著（層間）附著力的強(qiáng)弱。
微信掃一掃，關(guān)注我們