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    漆膜附著機理的探討

    1 漆膜在基材上的附著型別與附著性

    漆膜在基材上的附著分為機械附著和化學附著2種類型。機械附著取決於被塗板材的性質(粗糙度,多孔性)以及所形成的漆膜強度;化學附著是指漆膜和板材介面處漆膜分子和板材分子的相互吸引力,它取決於漆膜和板材的理化性質。2種類型相比,通常認為化學附著的說法更切合實際,是最主要的漆膜附著型別。

    考察漆膜對被塗物體表面的附著性,需要關注3個方面的問題:(1)液態成膜物質對板材的潤溼程度;(2)基材表面上定向吸附層的形成;(3)成膜物與基材介面形成雙電子層。漆膜的附著性取決於成膜物質中聚合物(或分子量更低的預聚物)的極性基,如-OH、-COOH,與被塗物表面的極性基之間的相互結合。為了使這種極性基良好結合,要求聚合物分子具有一定的流動性,讓聚合物分子更好地溼潤基材表面,使聚合物的極性基接近於被塗表面的極性基;當兩者分子之間的距離變得非常小時(達到1A以內),極性基之間由於範德華力、化學親和力、氫鍵等內聚力的綜合作用達到附著平衡。

    2 漆膜與被塗表面的極性w

    z O7} m \從分子結構、分子的極性及分子相互作用力的觀點來看,漆膜的附著力產生於塗料中聚合物分子的極性基定向,及其與被塗物表面極性分子的極性基之間的相互吸引力。只有兩者之間極性基相適應,才能得到附著力好的漆膜;反之,極性好的塗料塗在非極性的板材上,或者非極性塗料塗在極性的板材上,都不會得到附著力良好的漆膜。

    漆膜與被塗表面任何一方的極性基減少,都將導致漆膜附著力的下降:(1)基材板面存在汙物、油脂、灰塵等,降低了基材表面的極性,會引起附著力的降低。(2)漆膜中極性點的減少,也會降低附著力。例如氨基醇酸漆烘乾成膜時.醇酸樹脂的-OH與氨基樹脂中的-CH2OH進一步交聯而不斷被消耗了,造成了附著極性點的不斷減少,這是氨基醇酸漆烘乾後附著力降低的一個重要原因。漆膜中極性點的減少,既可能緣於塗料中不同組分之間的交聯反應,也可能因為聚合物分子內的極性基自行結合而引起。

    3 漆膜的內聚力與熱膨脹係數配方|塗

    同類物質分子之間的內聚所引起的力,稱為內聚力。塗層內聚力越大,附著力越差。塗料在乾燥過程中,隨著溶劑的揮發、交聯程度的增大,成膜物質分子之間的內聚力增大,漆膜產生收縮現象,最終導致漆膜附著力的降低。因此,可以透過採取降低漆膜內聚力的方法來達到提高附著力的目的,常用的辦法有:①降低塗層的厚度,減小內聚力,提高漆膜對基材的粘附強度。②往塗料中新增適當顏料,降低漆膜內聚力,改善漆膜在底材上的附著性。這是色漆比清漆的附著力普遍要好的重要原因。

    漆膜與基材熱膨脹係數的差異,也影響著漆膜的附著效能。眾所周知,隨著溫度條件的變化,一切材料均會發生不同程度的體積收縮和膨脹。當塗料塗布於基材表面時,由於熱脹冷縮的影響,塗料與被塗表面之間的粘結點將遭到不同程度的破壞。從總體上看,漆膜的熱膨脹係數要明顯大於基材的熱膨脹係數,所以在溫度變動時,漆膜的膨脹或收縮程度都比板材大,從而引起漆膜的相應變形,產生皺紋、龜紋等,降低了漆膜的附著力。塗料的熱膨脹係數越小,塗膜的附著力越好,例如環氧樹脂熱膨脹係數比其他樹脂小,所以環氧樹脂漆膜的附著性好。

    4 漆液對基材的潤溼性

    漆膜的附著力產生於塗料與被塗基材表面極性基之間的相互引力,而這種極性基之間的相互引力的產生是以塗料對被塗基材表面的良好溼潤為前提的。由於塗料對被塗基材表面的溼潤狀況取決於漆液的表面張力,因此,降低塗料的表面張力,才能提高溼潤效率,增強漆膜對基材表面的附著力。

    塗料對基材的潤溼是透過塗料的流動來實現的。漆液在應用中必須呈很好的流動態,即使粉末塗料也必須達到流動態;只能透過漆液的流動來溼潤被塗表面,才能達到漆膜對基材良好附著的目的。一般而言,塗料溼潤得不好,介面接觸就小,附著力就差;反之,塗料溼潤得好,介面接觸就大,附著力就好。

    塗料中有低分子量的物質或者助劑(如硬脂酸鹽、增塑劑等)存在時,它們會在塗層和被塗物之間產生弱的介面層,影響漆液對基材的潤溼性,降低附著力。此外,基材表面粘附有水、灰塵、酸、鹼等雜質時,也會引起漆膜與基材間弱介面層的出現,防礙漆液對基材的潤溼作用,減少極性點,導致漆膜附著力的下降。

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