1.4 涂膜附着机理及附着力影响因素

 

 141   涂膜附着机理

    涂膜与基材表面附着好坏是漆膜发挥保护功能的前提和保证因此涂膜与基材表面的粘合力(即附着力)是涂膜最重要的基础性能指标涂膜与基材的以下几种作用形式决定了漆膜与基材间的附着力。

    (1)机械嵌合作用

    任何物体的表面即使用肉眼看来十分光滑但放大起来看还是十分粗糙遍布沟壑的些表面还存在很多孔隙涂装时涂料就渗透到这些小沟和孔隙中固化后就像许多小钩似地把涂料和被粘物连在一起显然这种机械镶嵌作用将会起到很大的机械结合效果破坏时必须要用较大的力才能把这些伸展的固化涂料从主体的缝隙中撕裂所以能起到很好的粘合作用。例如,经过喷砂处理后的表面其附着力往往可比光滑的表面提高一倍。

    (2)吸附作用

    从分子水平上看涂膜与基材表面间存在原子分子之间的相互作用力这些作用力包主价力(化学键力)次价力(氢键和范德华力)虽然固体与固体之间达不到理想接触次价力作用体现不出但固体表面由于范德华力的作用能够吸附液体和气体这种作用称为物吸附物理吸附是涂料胶粘剂和被粘物之间牢固结合的普遍性原因其条件是液体必须全润湿固体这就是吸附理论因此涂料在固化之前完全润湿基材表面才能有较好的附着力;吸附力的大小与分子的偶极矩、极化率等因素的大小成正比;高分子链含有极性基团,特别是带有能形成H一键的基团(如氨基、羟基等)时,会有较强的附着力。通常认为,

子间引力(氢键范德华力)是附着力的主要来源即使如此其粘附力也远比理论强度低这是因为在固化过程总是有缺陷发生的粘附强度不是决定于原子分子作用力的总和,而是决定于局布的最弱的部位的作用力。

    但需注意吸附理论仅说明附着力产生的条件和原因选择成膜物时还必须考虑涂膜内聚力的因素。

    (3)化学键作用

    涂料中的活性基团与基材发生化学反应产生化学键酚醛树脂可在较高温度下与不锈钢等发生化学作用硅酸盐类无机涂料与铁产生化学反应产生硅酸铁类化合物化学键的作用力要较物理吸附作用强的多偶联剂的应用就是利用此机理来提高附着力的重体现偶联剂分子必须具有能与基材表面发生化学反应的基团而另一端能与涂料反应如:常用的硅烷偶联剂。

(4)扩散作用

    涂料中的成膜物为聚合物链状分子如果基材也为高分子材料在一定条件下由于分子或链段的布朗运动涂料中的分子和基材的分子可相互扩散相互扩散的实质是在界面中互溶的过程最终可导致界面消失高分子问的互溶首先要考虑热力学的可能性即要求两者溶解度参数相近另一方面还要考虑动力学的可能性即两者必须在T以上有一定的自由体积以使分子可互相渗入因此塑料涂料的溶剂最好能使被涂塑料溶胀提高温度也是促进扩散的一个方法。带锈涂料、修补涂料具有扩散作用是涂膜发挥其功能性的重要因素。

    (5)静电作用

    当涂料与基材间的电子亲合力不同时便可互为电子给体和受体形成双电层产生静作用力例如当金属和有机漆膜接触时金属对电子亲合力低容易失去电子而有机漆膜对电子亲合力高容易得到电子故电子可从金属移向漆膜使界面产生接触电势并形成双电层产生静电引力。

    涂料在基材表面浸润是上述作用能够发挥的前提。  

 142   附着力影响因素

    附着力的影响因素是由上述理论结合涂装实际复杂因素分析得出,其重要因素为:

    ①基材表面的润湿情况要得到良好的附着力,必要的条件是涂料完全润湿基材表面.通常纯金属表面都具有较高的表面张力而涂料一般表面张力都较低因此易于润湿但是实际的金属表面并不是纯的表面易形成氧化物并可吸附各种的有机或无机污染物这可大大降低表面张力从而使润湿困难表面处理的目的就是在于提高基材表面的表面能有利于涂料的浸润。对于低表面能的基材,更要进行合适的处理

②表面粗糙度适当的提高表面粗糙度可以增加机械嵌合作用,另一方面也有利于涂在基材表面的润湿但过于粗糙易产生缺陷带来附着力下降或抗渗保护性能降低

③涂料粘度涂料粘度较低时,容易流入基材的凹处和孔隙中,可得到较高的机械嵌一般烘干漆具有比气干漆更好的附着力在高温下涂料粘度很低也是原因之一

    ④成膜物成膜物大分子极性基团的极性越强、个数越多、相对分子质量越大,越有利于成膜物与基材表面形成较强的分子间作用力,结合牢固。

    ⑤内应力影响漆膜的内应力是影响附着力的重要因素,内应力过大,大于涂层内聚涂膜开裂大于涂膜附着力时涂膜产生脱壳等破坏丧失保护作用内应力有两个来源涂料固化过程中体积收缩产生的收缩应力涂料和基材的热膨胀系数不同在温度变化时产生的热应力。

    涂料不管用何种方式固化都难免发生一定的体积收缩收缩不仅可因溶剂挥发引起也可因化学反应引起缩聚反应体积收缩较严重特别是对于有小分子产生的缩聚反应固化过程因为有一部分要变成小分子逸出烯烃或低聚物的双键发生加聚反应时两个双链由范德华力结合变成共价键结合原子距离大大缩短所以体积收缩率也较大例如不饱和聚酯固化过程中体积收缩达10%。开环聚合时有一对原子由范德华作用变成化学键结合,另一对原子却由原来的化学键结合变成接近于范德华力作用因此开环聚合收缩率较小环氧树酯固化过程中收缩率较低这是环氧涂料具有较好的附着力的主要原因降低固化过程中的体积收缩对提高附着力有重要意义增加颜料增加固含量加入预聚物以减少体系中官能团浓度是涂料减少固化收缩的常用方法加入无机填料同时还具有降低涂膜热膨胀系数的作减少热应力另外涂膜越厚内应力也越大总之漆膜的内应力与附着力以及漆膜强度之间是相互抗衡的。  

 

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
(责任编辑:admin)----[注:本网站(中国环氧树脂应用网http://www.epoxy-c.com联系人:金先生13915284081)发布的有关产品价格行情信息,仅供参考。实时价格以现实流通中为准。受众若发现信息有误,可向本网建议及时修改或删除。受众在浏览本网站某些产品信息之后,使用该产品时请向专业人士及生产商和经销商咨询,本网站不对该产品的任何使用后果负责。本站所有文章、图片、说明均由网友提供或本站原创,部分转贴自互连网,转贴内容的版权属于原作者。如果本站中有内容侵犯了您的版权,请您通知我们的管理员,管理员及时取得您的授权或马上删除!] 

返回