作用机理
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作用机理

如前所述,漆膜与底材之间可通过机械结合、物理吸附,形成氢键和化学键,互相扩散等作用结合在一起。这些作用所产生的黏附力,决定了漆膜与底材间的附着力。因此,附着力促进剂也要从这几方面来改善和提升漆膜对底材的润湿和附着,具体的内容如下:

功 能

作用机理

提高机械结合力

    通过改善涂料对底材的渗透性、润湿性使涂料尽可能地向基材的孔、缝中渗透,待固化后形成无数小锚、牢牢抓住底材,从而提高涂膜对底材的附着力。

提高范德华力

   根据计算当两个平面之间距离为1nm时、范德华力可达9.81~98.1MPa。通过提高涂料对基材的润湿性,使涂料能在固化前尽量完全地湿润、贴近基材表面,从而提高范德华力并最终提高涂膜对基材的附着力。

提高可反应基团、为形成氢键、化学键创造条件

   氢键、化学键的强度比范德华力要强得多。像树脂类、偶联剂类附着力促进剂便是提高氨基、羟基、羧基等可反应性基团或其他活性基团,它可以和基材表面氧原子或氢氧基团产生氢键或化学键键合,从而改善附着力。

扩散作用

   当被涂基材为高分子基材时,可采用强溶剂类或氯化聚烯烃树脂类附着力促进剂,它可以促进涂料与基材分子的相互扩散、相互溶解,最终导致界面消失,从而改善涂膜与基材间的附着力。

 

 

 图

同时,底材的润湿程度与涂膜对底材的附着力有着直接的影响,只有当涂料的表面张力低于底材的临界表面张力时,涂料才能有效的润湿底材;而只有涂料在固化前能够充分地润湿底材,从而增加附着的有效接触面积和增强界面间的结合力,漆膜才能够获得较好的附着力。而配方中的基体树脂、润湿剂、流平剂、分散剂、溶剂等均与附着有密切的关系。*

常见溶剂和成膜物的表面张力

溶剂

表面张力(mN/m)

成膜物

表面张力(mN/m)

73

环氧树脂

45-60

乙二醇

48

氨基树脂

42-58

邻二甲苯

30

醇酸树脂

33~60

乙二醇丁醚

29

脲醛树脂

45

甲苯

28

聚偏氯乙烯

40

200#溶剂汽油

26

硝基纤维

38

丙二醇甲醚醋酸脂

26

聚醋酸乙烯

37

醋酸丁酯

25

醋酸丁基纤维素

34

甲乙酮

25

 

 

异丁醇

22

 

 

正己烷

18

 

 

常见底材的临界表面张力

底材

临界表面张力(mN/m)

底材

临界表面张力(mN/m)

玻璃

70

聚氯乙烯

43

镀锌铁板(已处理)

45

涤纶

43

镀锌铁板(未处理)

35

聚碳酸酯

42

磷化钢板

43~46

聚苯乙烯

36~42

钢板(未处理)

29

ABS

34~38

马口铁

33~38

聚乙烯

32~39

铝板(未处理)

33~35

聚丙烯

28~32

尼龙66

46

聚四氟乙烯

19

所以,当涂料不能有效的润湿底材时,涂膜的附着力往往不好。这个时候仅仅使用附着力促进剂也有可能达到良好的效果。

附着力促进剂从化学成分上来划分,一般有树脂类、硅烷偶联剂类和钛酸酯偶联剂类等几种,它们的作用基理不尽相同,分述如下:

(1)树脂类附着力促进剂 

目前很多公司提供含羟基、羧基、醚键或氯代树脂、磺酰氨基等溶剂型树脂,它与一般树脂有较好的混容性,又与底材可形成一定的化学结合,因而在涂膜与底材间形成化学结合力。这些助剂自身又在涂膜中通过互溶、缠绕等作用与涂膜结合在一起,因而提高了附着力。

(2)硅烷偶联剂类附着力增进剂 

无机底材亲水的极性表面在环境中极容易吸附上一层水膜,使涂料内的疏水基料很难对底材润湿,因此,很难有好的附着力。硅烷偶联剂的应用可以揭示化学键结合对于黏接作用的重要意义,加有少量硅烷偶联剂的涂料,在涂布施工后,硅烷向涂料与底材的界面迁移,此时遇到无机表面的水分,可水解生成硅醇基,进而和底材表面上的羟基形成氢键或缩合成Si-O-M (M代表无机表面)共价键;同时,硅烷各分子间的硅醇基又相互缩合形成网状结构的覆盖膜。 

在含有硅烷的涂料中,能在漆料与底材界面相互作用,形成硅烷与漆基相互渗透的网状结构,增强了内聚力和耐水侵蚀的稳定性。显然,上述硅烷通式中的R也非常重要,基料的活性基团应与硅烷的R基团有牢固的化学键,至少R也应是长链物,发生紧密的缠绕作用以使涂膜与底材整体化。

(3)钛酸酯偶联剂类附着力增进剂

无机底材往往是由于表面吸附了一层水分而影响附着力,与硅烷偶联剂相似,单异丙氧基钛酸酯的结构通式为i-C3H7OtiR3。

式中R为长链脂肪酸酯基、磷酸酯基等;分子中的异丙基也易与无机底材表面的吸附水经水解而结合,形成化学键;R基也易与漆料中聚合物分子或发生化学反应而结合,或经缠绕而物理结合。因而钛酸酯偶联剂也发挥附着力促进剂的作用。

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