如何獲得優異的涂層附著力
2021-04-07 21:41
介紹：對大多數涂層來說，最重要的一個要求是，在成膜完成后，系統必須牢固地附著在基材上。附著力是指涂層從基材上剝離的阻力。
完全濕潤
涂料通常用作液體施工。為了獲得良好的附著力，液體必須完全擴散到待涂布的表面上。這種獲得附著力的先決條件稱為完全潤濕，由液體的表面張力和固體的表面能決定。
Complete wetting diagram - learn about achieving superior adhesion of coatings
潤濕受表面能和表面張力的控制。根據定義，完全潤濕是指接觸角為0°的情況。當液體的表面張力低于固體的表面能時，就會發生完全潤濕。當不滿足完全濕潤的前提條件時，可以使用兩種方法：
通過預處理提高固體的表面能。在某些情況下，簡單地用有機溶劑清洗表面就足夠了。使用一種稱為潤濕劑的添加劑降低油漆的表面張力。
附著力的關鍵方面：當需要良好的附著力時，除了完全潤濕外，還必須考慮幾個方面。這同時適用于“正常”附著力（指附著在基底上的涂層）和層間附著力（指涂覆在另一涂層上的附著力）。
diagram of a coating on top of another coating - Learn about achieving superior coatings adhesion
附著力和層間附著力：多種粘附機制可用于獲得良好的粘附。其中一些機制非常有效，其他機制則可能會有所幫助。
兩種機制可產生優異的附著力。
首先，當涂料組分能夠在成膜過程中穿過基體-涂料界面，從而產生界面混合時，就有可能實現擴散粘附。當塑料物體必須涂上涂料時，可以使用擴散的概念。當涂料中的聚合樹脂分子能夠擴散到塑料中足夠深，并與塑料的聚合尾巴和鏈纏結，則可獲得優異的附著力。
Diffusion and entanglement - learn about achieving superior coating adhesion
擴散和纏繞
當涂層通過共價鍵與基體化學鍵合時，可以獲得優異的附著力；然后，基板和涂層作用被稱為偶聯。在漆膜形成過程中，當涂料中基料體系的化學基團與基材表面的化學基團發生反應時，在界面處會形成共價鍵。
Interfacial crosslinking - Learn about achieving superior coating adhesion
界面交聯
在成膜過程中形成共價鍵。特定的添加劑，稱為附著力促進劑，可用于化學結合涂層。
獲得和保持良好附著力的先決條件是界面共價鍵連接到涂層的基料系統中。此外，涂層必須足夠柔韌，能夠處理施加在系統上的應力。尤其是靠近界面的涂層部分柔韌性要求高。
使用擴散附著力和耦合劑，一個例子是當液體面漆施涂在仍然潮濕的液體底漆上時。當兩種涂料在一定程度上可混溶，且交聯機理相同時，可獲得較好的涂層間附著力。這一概念稱為濕涂施工。
長期高強附著力的一個關鍵先決條件是，由基材、涂層和界面組成的整個系統的機械性能良好。系統應無內應力，且系統必須能夠消散施加的任何力。尤其是靠近基體-涂層界面的區域必須是堅固的但不是剛性的。這意味著，涂層內，尤其是界面附近的交聯密度不應太高。
其他機制
其他粘附機制可以幫助獲得良好的附著力。
粗糙表面比光滑表面具有更高的有效表面積。表面粗糙度可通過砂磨、蝕刻或噴砂等預處理獲得，有利于粘附。
其次，液體涂料可以滲透到多孔基材的孔隙中，如石頭和木材。由于機械錨固，穿透性可提高附著力。
確保基體和涂層之間的強分子間相互作用是很重要的，尤其是當涂覆金屬時。最好使用強物理鍵，如氫鍵。使用氫鍵作為主要的粘附機制是有風險的。原因是其他能夠形成氫鍵的分子，可以與產生附著力的氫鍵競爭。一個眾所周知的例子是，一些金屬涂層在干燥條件下表現出良好的附著力，但當金屬涂層界面與水接觸時，則會失效。
最重要的是要認識到，由基底、涂層和界面組成的完整系統控制著（層間）附著力的強弱。
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