涂层与基材的附着作用是非常复杂的,很难用单一因素的影响来说明,是多种因素综合作用的结果。因此,附着力的影响因素是由理论结合涂装实际复杂因素分析得出,其重要因素为:
(1)基材表面的润湿情况。要得到良好的附着力,必要的条件是涂料完全润湿基材表面,通常纯金属表面都具有较高的表面张力,而涂料一般表面张力都较低,因此易于润湿,但是实际的金属表面并不是纯的,表面易形成氧化物,并可吸附各种的有机或无机污染物,这可大大降低表面张力,从而使润湿困难,表面处理的目的就是在于提高基材表面的表面能,有利于涂料的浸润。对于低表面能的基材,更要进行合适的处理。
(2)涂膜的附着力与金属的性质也有一定的关系,同一种涂料在不同的金属表面上表现的附着力不尽相同。按附着力的大小,金属排列如下:
镍钢铁铜黄铜铝锡铅
因此,在测定涂层的附着力时,除按照标准方法测定之外,还要在实际应用的材质上
(3)涂料黏度。涂料黏度较低时,容易流入基材的凹处和孔隙中,可得到较高的机械嵌合力,一般烘干漆具有比气干漆更好的附着力,在高温下,涂料黏度很低,也是原因之一。
(4)表面粗糙度。适当地提高表面粗糙度可以增加机械嵌合作用,另一方面也有利于涂料在基材表面的润湿。但过于粗糙,若涂料的黏度大,深入性能有限时,有微细的空隙,易产生缺陷,带来附着力下降。当涂层厚度不大时,抗渗保护性能降低。
(5)成膜物。成膜物大分子极性基团的极性越强、个数越多、相对分子质量越大,越有利于成膜物与基材表面形成较强的分子间作用力,结合牢固。
(6)内应力的影响。漆膜的内应力是影响附着力的重要因素,内应力过大,大于涂层内聚力时,涂膜开裂;大于涂膜附着力时,涂膜产生脱壳等破坏,丧失保护作用。内应力有两个来源:
A涂料固化、溶剂挥发过程中涂料体积收缩产生的收缩应力;
B涂料和基材的热膨胀系数不同,在环境温度变化时产生的热应力。涂料不管用何种方式固化都难免发生一定的体积收缩,收缩不仅可因溶剂挥发引起,也可因化学反应引起。缩聚反应体积收缩较严重特别是对于有小分子产生的缩聚反应固化过程,因为有一部分要变成小分子逸出。烯烃或低聚物的双键发生加聚反应时,两个双链由范德华力结合变成共价键结合,原子距离大大缩短,所以体积收缩率也较大,例如不饱和聚酯固化过程中体积收缩达10%。开环聚合时有对原子由范德华作用变成化学键结合,另一对原子却由原来的化学键结合变成接近于范德华力作用,因此开环聚合收缩率较小,环氧树酯固化过程中收缩率较低,这是环氧涂料具有较好的附着力的原因。降低固化过程中的体积收缩对提高附着力有重要意义,增加颜料、增加固含量、加入预聚物以减少体系中官能团浓度是涂料减少固化收缩的常用方法,加入无机填料同时还具有降低涂膜热膨胀系数的作用,减少热应力。另外涂膜越厚,内应力也越大。总之,漆膜的内应力与附着力以及漆膜强度之间是相互抗衡的。
#深度好文计划#(7)附着增进剂(偶联剂)的作用。利用偶联剂的活性基团与金属形成离子键或共价键,同时又能与涂膜中的官能团相互作用,产生化学键来提高附着性能。在环氧涂层与基体金属之间采用聚丙烯酸(PA)处理金属(铁、铜、铝),金属与环氧涂层的附着力有显著的提高,聚丙烯酸结构上的羰基与金属发生了化学作用,形成离子键。另外也可能是由于形成了氢键。因此用聚丙烯酸乳液预先处理涂装钢板,可以显著增加含玻璃鳞片环氧底漆与基体金属的附着力。