涂料附着力基本原理分析2

1、塗料附著力基本原理分析(2) 2.化學鍵理論在介面間可能形成共價鍵 ,且在熱固性塗料中更有可能發生,這一類連結最強且耐久性最佳 ,但這要求相互反應的化學基團牢牢結合在底材和塗料上。因為介面層很薄 , 介面上的化學鍵很難檢測到。然而,如下面所討論的,確實發生了介面鍵合 ,從而大大提高了粘結強度。有些表面,如已塗過的表面、木材、複合物和有些塑膠 ,會有各種各樣的化學官能團,在合適的條件下 ,有機矽烷廣泛用於玻璃纖維的底漆以提高樹脂和纖維增強塑膠中玻璃的附著力 ,也可 用作底漆或一體化混合物以促進樹脂對礦石、金屬和塑膠的附著力。實質上 ,應用時 產生了矽醇基 ,可與玻璃表面的矽醇基 ,或者也可能與其

2、他金屬氧化物形成強的醚鍵。這類化學鍵合可發生在玻璃、陶瓷及一些金屬底材表面的金屬氫氧化物和含矽烷塗料間。含反應性基團如羥基和羧基的塗料傾向於和含有類似基團的底材更牢固地附著、這 種機理的一個例子是三聚氰胺固化丙烯酸面漆對三聚氰胺固化聚酯底漆的優異附著力,一種可能的解釋是已固化底漆的剩餘羥基會與面漆的三聚氰胺固化劑反應,實際 上把底漆和麵漆拉在了一起。當該塗料過烘烤 (烘烤時間過長和 /或固化溫度過高 )時, 面漆的附著力顯著減弱,有時甚至無附著力。剩餘羥基會對附著力有貢獻可從ir 譜圖得到證實:標準烘烤的底漆富含羥基,而過烘烤底漆即使有也只有很少的羥基。當底材含有反應性羥基時 ,在適當的條件下

3、也會和熱固性聚氨酯塗料發化學鍵合也完全可適用於解釋環氧樹脂塗料對纖維素底材的優異附著力。顯然 ,正 如紅外光譜所證實的 ,介面上環氧樹脂的環氧基和纖維素的羥基發生反應 ,導致纖 維素上羥基伸縮振動峰3350cm-1和 c-o的伸縮振動峰 11001500cm-1的消失,同時環氧樹脂的環氧基915cm-1峰和氧橋對稱伸縮振動峰 1160cm-1消失。有些聚合物對已交聯的聚合物表面附著較弱,出現介面性的缺損。有報導稱加入少量的某些含氮基團能大大提高附著力 。例如氨基聚合物對交聯醇酸樹脂具有很強的附著力, 因為介面上兩相間發生氨-酯交換反應 ,形成酰胺鍵。r1nh2+rcoor2 rconh-r1以

4、丁胺作氨基聚合物的模型化合物可以很容易發現氨-酯交換反應。當胺加入未固 化醇 酸樹脂的甲苯溶液中 ,兩者在室溫下很易反應形成二丁基苯二酰胺 ,並會結晶而析出ftir 光譜法檢測氨基樹脂和未固化醇酸樹脂的混合物發現,混合物烘烤後胺基吸收峰下降,同時出現酰胺吸收峰 ,表明在介面上確實發生了氨-3.可以想像以帶電雙電層形式存在的靜電作用力形成于塗層-表面的介面上,塗層和表面均帶有殘餘電荷 ,散佈於體系中 ,這些電荷的相互作用能提高一些附著力 。靜電力 主要是色散力和來源於永久偶極子的相互作用力。含有永久偶極子物質的分子間的吸引力由一個分子的正電區和另一分子的負電區的相互作用引起。塗料潤濕固體表面的程

5、度通過接觸角 測定誘導偶極子間的吸引力,稱為倫敦力或色散力是范德華力的一種,也對附著力有所貢獻 ,對某些底材 /塗 料體系,這些力提供了塗料和底材間的大部分吸引力。應該注意到這些相互作用只是短程相互作用 ,與塗料 /底材間距離的六次方或七次方成反比。因為當距離超過 0.5納米(5 埃)時,這些力的作用明顯下降 ,所以塗層4.擴散理論當塗料和底材 (聚合物 )這兩相通過潤濕達到分子接觸時,根據材料的性質和固化條 件的不同 ,大分子上的某些片段會向介面另一邊進行不同程度的擴散。這種現象需經兩步完成 ,即潤濕之後鏈段穿過介面相互擴散形成交錯網狀結構。因為長鏈性質不同和擴散係數較低,非相似聚合物通常不相容 ,因此,完整的大分子穿過介面擴散是不可能的。然而,理論和實驗資料表明 ,局部鏈段擴散很容易發生 ,並在 聚合物間形成 101000埃的擴散介面層。塗料的擴散也從接觸時間、固化溫度和分子結構 (分子量、分子鏈柔性、側鏈基團、極性、雙鍵和物理相容性)的影響間接得到證