涂料的附著力機理

1、漆膜在基材上的附著類型與附著性

漆膜在基材上的附著分為機械附著和化學(xué)附著2種類型。

• 機械附著取決于被涂板材的性質(zhì)(粗糙度，多孔性)以及所形成的漆膜強度；

• 化學(xué)附著是指漆膜和板材界面處漆膜分子和板材分子的相互吸引力，它取決于漆膜和板材的理化性質(zhì)。

2種類型相比，通常認為化學(xué)附著的說法更切合實際，是主要的漆膜附著類型。

2、漆膜與被涂物形成漆膜的三個要素：

• (1)液態(tài)成膜物質(zhì)對板材的潤濕程度；

• (2)基材表面上定向吸附層的形成；

• (3)成膜物與基材界面形成雙電子層。

2.1 漆液對基材的潤濕性

漆膜的附著力產(chǎn)生于涂料與被涂基材表面極性基之間的相互引力，而這種極性基之間的相互引力的產(chǎn)生是以涂料對被涂基材表面的良好濕潤為前提的。由于涂料對被涂基材表面的濕潤狀況取決于漆液的表面張力，因此，降低涂料的表面張力，才能提高濕潤效率，增強漆膜對基材表面的附著力。

涂料對基材的潤濕是通過涂料的流動來實現(xiàn)的。漆液在應(yīng)用中必須呈很好的流動態(tài)，即使粉末涂料也必須達到流動態(tài)；只能通過漆液的流動來濕潤被涂表面，才能達到漆膜對基材良好附著的目的。一般而言，涂料濕潤得不好，界面接觸就小，附著力就差；反之，涂料濕潤得好，界面接觸就大，附著力就好。

涂料中有低分子量的物質(zhì)或者助劑(如硬脂酸鹽、增塑劑等)存在時，它們會在涂層和被涂物之間產(chǎn)生弱的界面層，影響漆液對基材的潤濕性，降低附著力。此外，基材表面粘附有水、灰塵、酸、堿等雜質(zhì)時，也會引起漆膜與基材間弱界面層的出現(xiàn)，防礙漆液對基材的潤濕作用，減少極性點，導(dǎo)致漆膜附著力的下降。

漆膜的附著性取決于成膜物質(zhì)中聚合物(或分子量更低的預(yù)聚物)的極性基，如-OH、-COOH，與被涂物表面的極性基之間的相互結(jié)合。為了使這種極性基良好結(jié)合，要求聚合物分子具有一定的流動性，讓聚合物分子更好地濕潤基材表面，使聚合物的極性基接近于被涂表面的極性基；當兩者分子之間的距離變得非常小時(達到1A以內(nèi))，極性基之間由于范德華力、化學(xué)親和力、氫鍵等內(nèi)聚力的綜合作用達到附著平衡。

2.2漆膜的內(nèi)聚力與熱膨脹系數(shù)

同類物質(zhì)分子之間的內(nèi)聚所引起的力，稱為內(nèi)聚力。涂層內(nèi)聚力越大，附著力越差。涂料在干燥過程中，隨著溶劑的揮發(fā)、交聯(lián)程度的增大，成膜物質(zhì)分子之間的內(nèi)聚力增大，漆膜產(chǎn)生收縮現(xiàn)象，導(dǎo)致漆膜附著力的降低。因此，可以通過采取降低漆膜內(nèi)聚力的方法來達到提高附著力的目的，常用的辦法有：

①降低涂層的厚度，減小內(nèi)聚力，提高漆膜對基材的粘附強度。

②往涂料中添加適當顏料，降低漆膜內(nèi)聚力，改善漆膜在底材上的附著性。這是色漆比清漆的附著力普遍要好的重要原因。

漆膜與基材熱膨脹系數(shù)的差異，也影響著漆膜的附著性能。眾所周知，隨著溫度條件的變化，一切材料均會發(fā)生不同程度的體積收縮和膨脹。當涂料涂布于基材表面時，由于熱脹冷縮的影響，涂料與被涂表面之間的粘結(jié)點將遭到不同程度的破壞。從總體上看，漆膜的熱膨脹系數(shù)要明顯大于基材的熱膨脹系數(shù)，所以在溫度變動時，漆膜的膨脹或收縮程度都比板材大，從而引起漆膜的相應(yīng)變形，產(chǎn)生皺紋、龜紋等，降低了漆膜的附著力。涂料的熱膨脹系數(shù)越小，涂膜的附著力越好，例如環(huán)氧樹脂熱膨脹系數(shù)比其他樹脂小，所以環(huán)氧樹脂漆膜的附著性好。

2.3 漆膜與被涂表面的極性

從分子結(jié)構(gòu)、分子的極性及分子相互作用力的觀點來看，漆膜的附著力產(chǎn)生于涂料中聚合物分子的極性基定向，及其與被涂物表面極性分子的極性基之間的相互吸引力。只有兩者之間極性基相適應(yīng)，才能得到附著力好的漆膜；反之，極性好的涂料涂在非極性的板材上，或者非極性涂料涂在極性的板材上，都不會得到附著力良好的漆膜。

漆膜與被涂表面任何一方的極性基減少，都將導(dǎo)致漆膜附著力的下降：

(1)基材板面存在污物、油脂、灰塵等，降低了基材表面的極性，會引起附著力的降低。

(2)漆膜中極性點的減少，也會降低附著力。例如氨基醇酸漆烘干成膜時．醇酸樹脂的-OH與氨基樹脂中的-CH2OH進一步交聯(lián)而不斷被消耗了，造成了附著極性點的不斷減少，這是氨基醇酸漆烘干后附著力降低的一個重要原因。漆膜中極性點的減少，既可能緣于涂料中不同組分之間的交聯(lián)反應(yīng)，也可能因為聚合物分子內(nèi)的極性基自行結(jié)合而引起。