涂膜附着机理
来源:开云电子(中国)总部: 2021-03-29浏览:次 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)是涂膜较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,有些表面还存在很多孔隙。涂装时,涂料就渗入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,破坏时一定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,这些作用力包括主价力(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,这种作用称为物理吸附。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,其条件是液体一定要完全润湿固体,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及矩、及化率等因素的大小成正比;高分子链含有及性基团,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,分子间引力(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得多,这是因为在固化过程总是有缺点发生的,粘附强度不是决定于原子、分子作用力的总和,而是决定于局布的较弱的部位的作用力。
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,如:酚醛树脂可在较高温度下与铝、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要体现,偶联剂分子一定要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,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,即要求两者的溶解度参数相近,另一方面,还要考虑动力学的可能性,即两者一定要在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更好能使被涂塑料溶胀,提高温度也是帮助扩散的一个方法。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,产生静电作用力。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。