如何獲得優異的塗(tú)層附着力

介紹：對大多數塗層來說(shuō)，最重要(yào)的一個要求是，在成膜(mó)完成後，系統必須牢固地附着(zhe)在基材上(shàng)。附着力是(shì)指塗層(céng)從基材上剝離的阻力。

 

 

完全濕潤

塗料通常用作液體(tǐ)施工。爲了(le)獲得良好的附着力，液體必須完全擴散到待塗布的表面上。這種(zhǒng)獲得附着力的先決條件稱爲(wèi)完全潤濕，由液體的表面張力和固(gù)體的表面能決定。

 

Complete wetting diagram - learn about achieving superior adhesion of coatings

 

潤濕受表面能和(hé)表面張力的控制(zhì)。根據定義，完全潤濕是指接觸角(jiǎo)爲0°的情況。當液體的表面(miàn)張力低于(yú)固體(tǐ)的表面能時，就會發生完(wán)全潤濕。當不滿足完全濕潤的前提條件時(shí)，可以使(shǐ)用兩種方法：

 

通過預處理提高固體的表面能。在某些情況下，簡(jiǎn)單地用有機溶劑清洗表面就足夠了。使用一種稱爲(wèi)潤濕劑的添加劑降低油漆的表面張力。

 

附着力的關鍵方面：當需要良好的附着力時，除了完全潤濕外，還(hái)必須考慮幾個方面。這(zhè)同時适用于“正常”附着力（指附(fù)着(zhe)在基底上(shàng)的塗層）和層間(jiān)附着力（指塗覆在另一塗層上的附着力）。

 

diagram of a coating on top of another coating - Learn about achieving superior coatings adhesion

 

附(fù)着力和(hé)層間附着力：多種粘附機制可用于獲得良好的粘附。其中一些機制非(fēi)常有效，其他機制則可能會有(yǒu)所幫助。

 

兩種機(jī)制可産生優異的附着力。

首先，當塗(tú)料組分能夠在成膜過程中穿過(guò)基體-塗料界面，從而産生界面混合時，就有可(kě)能實現擴散粘附。當塑(sù)料物體必須塗上塗料時，可以使用(yòng)擴散的概念。當塗料中的(de)聚合樹脂分子能夠擴散(sàn)到塑料中足夠深，并與塑料的聚合(hé)尾巴和鏈纏結，則可獲得優異的附着力(lì)。

Diffusion and entanglement - learn about achieving superior coating adhesion

 

 

擴散和纏繞

當塗層(céng)通過(guò)共價(jià)鍵與基體化學鍵合時，可以獲(huò)得優異(yì)的附着力；然後，基(jī)闆和(hé)塗層作用(yòng)被稱爲(wèi)偶(ǒu)聯。在漆膜(mó)形成過程中，當塗料中基料體系的(de)化學(xué)基團與基材表面(miàn)的化學基團發生(shēng)反應(yīng)時，在界面處會形成共價鍵。

 

Interfacial crosslinking - Learn about achieving superior coating adhesion

 

界面交聯

在成膜(mó)過程(chéng)中形成共價鍵。特定的添(tiān)加劑，稱爲附着(zhe)力促進劑，可用于化學結合塗層。

獲得和保持良好附着力的(de)先決條件是界面共價鍵連接(jiē)到塗層的基(jī)料系統中。此外，塗層必須足夠柔韌，能夠處理施加在系統(tǒng)上的應(yīng)力。尤其是靠(kào)近界面的塗層部分(fèn)柔韌性要求高。

使用擴散附着(zhe)力和耦合(hé)劑，一個(gè)例子是當液(yè)體面漆施塗在仍然潮濕的液(yè)體(tǐ)底漆上時。當兩種塗料在一定程度上可混溶，且交聯機理相同時，可獲得較好的塗層間附(fù)着力。這(zhè)一概(gài)念稱爲濕塗施工。

長期高強附着力的一(yī)個關鍵先決條件是，由基材、塗層和界面組成(chéng)的整個系統的機械性能良好(hǎo)。系統應無内應力，且系統必須能夠消散施加的任何力。尤其(qí)是靠近基體-塗層界面的區域必須是(shì)堅固的但不是剛性的(de)。這意味着，塗層内，尤其是界面(miàn)附近的交聯密度不應太高(gāo)。

 

其(qí)他(tā)機制

其他粘附機制可以幫助獲得(dé)良好的附着力。

粗糙表面比光(guāng)滑表面具有更高的有效表(biǎo)面積。表面粗糙度可通過(guò)砂(shā)磨(mó)、蝕刻或噴砂等(děng)預(yù)處理獲得，有利于粘附。

其次，液體塗料可以滲透到(dào)多(duō)孔基材的孔隙中，如石頭和木材。由于(yú)機械錨(máo)固，穿(chuān)透性可提高附着力。

确保基體和塗層之間的強分子間相互作用是很重要的，尤其是當塗(tú)覆金屬(shǔ)時(shí)。最好使用強物理鍵，如氫(qīng)鍵。使用氫(qīng)鍵作爲(wèi)主要的粘附機制是有風險的。原(yuán)因(yīn)是(shì)其他能夠形成氫鍵的分子，可以與産生附着力的氫鍵競争。一個衆所周知(zhī)的例子是，一些金屬塗層在幹燥條件下(xià)表現出良好的附着力，但當金屬塗層界(jiè)面與水接觸時，則(zé)會失效。

最重要的是要(yào)認識到，由基底、塗層和界面組(zǔ)成的完整系統控制着（層間）附着力的強弱。