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水性漆附着力机理及影响因素分析
2018年11月06日    阅读量:1498    新闻来源:佳业天成  |  投稿

涂层在被涂表面良好的附着,是涂膜发挥其保护作用的前提。涂层的附着力是涂料在应用过程中最重要的指标之一。


  • 附着力的机理

附着力重要性早就为人所知,但目前为止,对涂料产生附着力机理的认识仍然不够充分中国涂料在线coatingol.com。大多关于附着力的解释,都是基于经验和假说,尽管如此,我们也可以以此作为手段进行辩证。


  • 机械附着

这种附着的机理主要是针对界面不平整,含有孔、洞或裂隙的基材上的涂装。


当漆液涂于基材表面时,涂料能够润湿渗透进入这些缝隙,这样等漆膜固化以后,这些进入缝隙的漆膜则能够起到类似于钉子的作用,从而抓牢底材。


机械附着的机理在例如木材、喷砂处理、机械打磨等方面都有一定的表现。


  • 共价键理论

共价键理论是指在涂膜与底材接触后,形成某些共价键,这类型的链接力是最牢固、最耐久的。

形成的前提是要求在涂膜与底材中有相互契合的化学基团,这些基团在靠近后,能够形成化学键。

例如某些有机硅烷对玻璃、金属及有机矿石的附着力增强;再如某些底材带有羟基、羧基与涂料中固化剂的链接等。


  • 范德华力理论


范德华力是提供常规附着力的最常见的一种力。当涂膜与底材近距离接触后,分子相互接近而产生吸引力。


这种吸引力是一种短程的相互作用,一般在0.3-0.5nm有较强的效果。另外,分子的相对分子质量越大、变形性越大、越容易被极化,则作用力更强。


  • 静电理论

涂层和底材表面均有一定的电荷残存散布,当涂料和底材近距离接触时,这些电荷相互吸引可以促进漆膜的附着。


  • 氢键理论

氢原子在与电负性大的原子(如O、N、F等)形成共价键时,电子偏向电负性大的原子,而使氢原子带有正电。

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因此当涂料中含有类似-OH、-COOH等基团时,又在基材含有负电基团时,可能会形成氢键效应,从而提升涂膜的附着力。


该类亲水基团可能会影响涂膜的耐水性。


  • 扩散理论

当涂膜涂布于底材上时,两相亲和的大分子可能通过扩散形成交错,从而提升附着力。


该种作用力只能发生在两相亲和的涂层和底材间,因此大多作用于层间附着,尤其是统一体系的两涂层间的附着。


以上,便是常见的关于附着力形成机理的解释。事实上,在涂料的涂装中,参与附着力的机理是多样的,往往含有多种作用力。


附着力的影响因素


从以上对于各种机理的分析可见,无论哪种形式的力来促进附着,涂层与底材的紧密贴合都是首要条件。通过紧密贴合,再利用树脂或助剂特殊附着结构,可以获得附着在底材上牢固坚韧的漆膜。


由此可见,树脂本身的性能、配方结构、涂装等不同的方面都会对附着力产生一定程度的影响。


  • 水性树脂特点

每每谈到性能影响因素,首先谈的就是水性树脂本身的性能影响,附着力也不例外。并且水性树脂本身性能特点是附着力最主要的影响因素。


水性树脂的润湿流动性、粒径大小、特殊基团以及形成干膜后的表面能与内聚力等性能,都会较大程度影响涂膜附着力。


以附着力优良的SV-6145为例:

①该树脂润湿流动性较好,通过良好的润湿、流动、铺展,可以使漆膜与底材更为紧密的接触。


②该树脂粒径较小,防止过大乳胶粒子形成的空间位阻效应,影响漆膜与底材的有效接触,简单来讲就是成膜更加致密。


③本身又含有特殊的锚定基团,以及拥有偏低的内聚力。通过特殊基团的链接效应,形成优良的附着力,足以抵消其较低内聚力对涂膜的影响。

一般情况下,较为软韧的树脂在附着方面更有优势一些,因为随着环境的变化,更能够适应底材不同程度的形变。


而SV-6145在拥有较为优良硬度的情况下,依然保证了良好的附着力。


  • 基材处理

基材处理——如打磨、喷砂等,可以有效的增加底材的粗糙度。粗糙度的增加,可以极大的提升涂膜与底材的接触面积,并提供很多有效的锚固点,利于提升涂膜与基材的附着力。


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  • 漆液的表面张力

当涂料涂布于基材表面时,原有界面消失,形成新的界面。而涂布过程中,涂料对基材的润湿程度决定了涂膜能否与基材形成有效的接触。


由于水的表面张力过高,在低表面能基材上的润湿展布很有问题,这也导致一些问题产生。因此,涂料或者水性树脂如何能够做到较低的表面张力、优秀的润湿铺展能力也就尤为重要。


配方设计时,也应该保证基材润湿剂的添加,确保涂料能够有效、优良的润湿底材。


  • 涂膜厚度

许多实验表明,随着涂膜厚度增加,附着力逐渐降低。


主要是因为随着涂膜厚度增加,其内聚力也在增加,附着力确保持不变;当内聚力增加大于附着力,那么涂层就会出现附着不良。


从涂层的防护性能及丰满度的角度衡量,涂膜应该有一定的厚度,那么,在这两方面之间就要做一个平衡。另外,同样总膜厚的情况下,多道涂层比一道涂层的附着力要好。


  • 干燥过程

干燥过程中,环境温度和湿度对附着力均有一定的影响。

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以上是测试一款聚氨酯水性漆在玻璃上,温湿度对其附着力的影响。


该实验中,较高温度、较低湿度的养护条件,对附着力有一定的促进作用。


  • 漆液粘度

漆液的粘度也会一定程度影响涂膜的附着力,一是从对润湿铺展的影响上,二是不合适的粘度会形成应力减弱附着力。


  • 附着力促进剂

某些附着力促进剂会对涂料的附着有明显的提升,它通过特殊的化学结构形成附着。


根据不同的底材类型,不同的助剂效果也不一样,常见的有环氧硅烷等类型。


  • 颜填料

少量的颜填料一般可以增加涂层的附着力,其原理是通过降低了体系的内聚能。不同的颜填料效果不同,例如鳞片状的颜填料改善效果更为明显。


当颜填料的用量到达一定程度后,附着力又会随着添加量的增加而降低。


  • 溶剂

有时,溶剂对涂膜附着力也会产生显著的影响,它是通过对表面张力、干燥以及对漆膜的增塑效果来产生的。


大多溶剂都有相对较低的表面张力,这对于水性漆在底材上的润湿铺展有一定的帮助,有利于提升涂膜的附着力。


也有些溶剂,挥发较慢,可能需要几周甚至几个月的时间才能挥发干净。当溶剂残存在漆膜内部时,就会减弱涂膜本身的附着。


另外,当漆膜固化后溶剂逐渐挥发,这个过程中漆膜可能会有一定程度的收缩,这样便产生了一定程度的内应力,导致附着力不良的产生。


由以上可见,涂层附着力的形成以及影响因素是多方面的。在遇到附着力问题的时候,应该针对问题,全面思考。


来源:佳业天成

标签:原材料辅料与设备今日头条技术中心树脂涂装涂料助剂
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