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如何獲得優(yōu)異的涂層附著(zhù)力
2021-04-07 21:41
介紹：對大多數涂層來(lái)說(shuō)，最重要的一個(gè)要求是，在成膜完成后，系統必須牢固地附著(zhù)在基材上。附著(zhù)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(zhù)力，液體必須完全擴散到待涂布的表面上。這種獲得附著(zhù)力的先決條件稱(chēng)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(shí)，就會(huì )發(fā)生完全潤濕。當不滿(mǎn)足完全濕潤的前提條件時(shí)，可以使用兩種方法：
通過(guò)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(chēng)為潤濕劑的添加劑降低油漆的表面張力。
附著(zhù)力的關(guān)鍵方面：當需要良好的附著(zhù)力時(shí)，除了完全潤濕外，還必須考慮幾個(gè)方面。這同時(shí)適用于“正常”附著(zhù)力（指附著(zhù)在基底上的涂層）和層間附著(zhù)力（指涂覆在另一涂層上的附著(zhù)力）。
diagram of a coating on top of another coating - Learn about achieving superior coatings adhesion
附著(zhù)力和層間附著(zhù)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(huì )有所幫助。
兩種機制可產(chǎn)生優(yōu)異的附著(zhù)力。
首先，當涂料組分能夠在成膜過(guò)程中穿過(guò)基體-涂料界面，從而產(chǎn)生界面混合時(shí)，就有可能實(shí)現擴散粘附。當塑料物體必須涂上涂料時(shí)，可以使用擴散的概念。當涂料中的聚合樹(shù)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(yōu)異的附著(zhù)力。
Diffusion and entanglement - learn about achieving superior coating adhesion
擴散和纏繞
當涂層通過(guò)共價(jià)鍵與基體化學(xué)鍵合時(shí)，可以獲得優(yōu)異的附著(zhù)力；然后，基板和涂層作用被稱(chēng)為偶聯(lián)。在漆膜形成過(guò)程中，當涂料中基料體系的化學(xué)基團與基材表面的化學(xué)基團發(fā)生反應時(shí)，在界面處會(huì )形成共價(jià)鍵。
Interfacial crosslinking - Learn about achieving superior coating adhesion
界面交聯(lián)
在成膜過(guò)程中形成共價(jià)鍵。特定的添加劑，稱(chēng)為附著(zhù)力促進(jìn)劑，可用于化學(xué)結合涂層。
獲得和保持良好附著(zhù)力的先決條件是界面共價(jià)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(zhù)力和耦合劑，一個(gè)例子是當液體面漆施涂在仍然潮濕的液體底漆上時(shí)。當兩種涂料在一定程度上可混溶，且交聯(lián)機理相同時(shí)，可獲得較好的涂層間附著(zhù)力。這一概念稱(chēng)為濕涂施工。
長(cháng)期高強附著(zhù)力的一個(gè)關(guān)鍵先決條件是，由基材、涂層和界面組成的整個(gè)系統的機械性能良好。系統應無(wú)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(zhù)，涂層內，尤其是界面附近的交聯(lián)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(zhù)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(guò)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(zhù)力。
確?；w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(shí)。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(fēng)險的。原因是其他能夠形成氫鍵的分子，可以與產(chǎn)生附著(zhù)力的氫鍵競爭。一個(gè)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(zhù)力，但當金屬涂層界面與水接觸時(shí)，則會(huì )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(zhù)（層間）附著(zhù)力的強弱。
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