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涂膜附著機理與附著力促進劑的選擇

發(fā)布時間：

2020-02-14

來源：

　　涂層對被涂物的保護在很大程度上受涂層與基材之間 粘結強度 的影響，而粘結強度的大小不僅與基材的表面狀態(tài)、表面物質組成及材料本身的致密性有關，還與涂層中成膜物的收縮應力、表面張力、結晶性與極性官能團的體積大小等因素有關。

　　多年來，人們不僅一直致力于提高涂膜自身的抗張強度，還努力尋找能 不斷提高涂層附著力的方法，以延長涂層的附著時間，借以達到涂層對基材的長期保護，防腐涂料尤其如此。要提高涂層的附著力，首先必須清楚涂層附著的基本方式，并了解如何強化這些形態(tài)的存在，才能更好地在設計涂料配方時，思索解決涂層附著長效性的理想途徑。

涂膜與底材之間的結合力

　　

 

　　涂層對被涂物的保護在很大程度上受涂層與基材之間 粘結強度 的影響，而粘結強度的大小不僅與基材的表面狀態(tài)、表面物質組成及材料本身的致密性有關，還與涂層中成膜物的收縮應力、表面張力、結晶性與極性官能團的體積大小等因素有關。

　　多年來，人們不僅一直致力于提高涂膜自身的抗張強度，還努力尋找能 不斷提高涂層附著力的方法，以延長涂層的附著時間，借以達到涂層對基材的長期保護，防腐涂料尤其如此。要提高涂層的附著力，首先必須清楚涂層附著的基本方式，并了解如何強化這些形態(tài)的存在，才能更好地在設計涂料配方時，思索解決涂層附著長效性的理想途徑。

涂膜與底材之間的結合力

　　如下圖：

　　

改善涂膜與底材間附著力的方法

　　

 

　　除了基材的處理，使用附著力促進劑是一種操作工藝簡單而且行之有效被涂裝行業(yè)廣泛采用的解決方法。那么，什么是附著力促進劑?

　　附著力促進劑：用于提升和改善樹脂涂層(漆膜)與基材(底材)之間的附著力(具有粘接力、結合力、密著性)的一種功能性涂層助劑。

　　附著力促進劑的種類

01硅烷偶聯(lián)劑

　　作用機理：

　　

 

　　特點及應用：

　　1.改善聚合物對無機基材的附著力;

　　2.幫助有機材料對顏、填料的附著力;

　　3.提高涂膜強度;

　　4.反應活性大，易水解縮合，儲存過程中避免水汽進入;

　　5.直接添加時，需注意樹脂與硅烷偶聯(lián)劑的反應速率;

　　6.選擇時優(yōu)先考慮硅烷偶聯(lián)劑的有機官能團與樹脂/固化劑的反應，對于熱塑性樹脂體系則應選擇屬性、極性相似的硅烷偶聯(lián)劑。

02酞酸酯偶聯(lián)劑

　　作用機理：

　　

　　特點及應用：

　　1.對顏、填料表面處理，可以補強作用;

　　2.對于一些聚烯烴、金屬、玻璃底材有較好的附著力;

　　3.提高涂膜強度;

　　4.對烤漆體系可降低烘烤溫度或縮短烘烤時間;

　　5.直接添加時需要注意涂料不含羥基、羧基等活性基團。

03鋁酸鋯偶聯(lián)劑

　　作用機理：

　　

　　特點：

　　1.與硅烷偶聯(lián)劑相比，水解穩(wěn)定，所以在水性涂料體系中比較穩(wěn)定;

　　2.對于溶劑型或水性涂料具有一定的防腐蝕保護作用;

　　3.鋁酸鋯具有很強的極性，所以和樹脂體系相容性較差，需要在較高剪切力下添加。

04高分子類附著力促進劑

　　作用機理：

　　

 

　　特點：

　　1.通常具有較高的羥基、酸值，并提高柔韌性，以增進涂料對金屬底材、無機底材或部分塑料底材的附著;

　　2.個別產(chǎn)品還能提高金屬涂膜中金屬顏料的牢固性和耐酒精性;

　　3.增加涂膜柔韌性，提高耐沖擊強度;

　　4.根據(jù)產(chǎn)品結構不同，需嚴格測試與樹脂體系的相容性。

05氯化聚烯烴(CPO)

　　作用機理：

　　

 

　　以極性、結構相似的氯化聚烯烴，通過潤濕、滲透、擴散等作用將氯化聚烯烴聚合物鏈狀分子與聚烯烴底材互溶，提高結合力，而改性基團(CI或丙烯酸、馬來酸酐)可以改善與樹脂體系相容性和層間附著力。

　　特點及應用：

　　1.不同性質的PP底材應該選擇不同的CPO助劑;

　　2.適當?shù)暮婵究梢蕴岣吒街Υ龠M效果;

　　3.CPO可以作為PP水打底或直接添加在底漆中，直接添加時需要注意相容性等影響;

　　4.應該嚴格控制配方中其他原材料的含水率，以免產(chǎn)生增稠、膠化、失效;

　　5.丙烯酸改性可以有效改善CPO的相容性，馬來酸酐改性則可提高層間附著力等;

　　6.為了適應環(huán)保需求，水性CPO乳液也逐步推出，滿足市場需求。

選擇附著力促進劑時要考慮的因素

　　1-體系相容性

　　樹脂、溶劑、顏料等：

　　1.硝基漆中含有水分和強酸，容易造成硅烷偶聯(lián)劑的不穩(wěn)定，不應直接添加;

　　2.體系中如含有較多羥基、羧基等活性基團，則一般不能用直接添加法添加單烷氧型酞酸酯偶聯(lián)劑;

　　3.附著力促進劑的極性不同，應當選擇適當?shù)娜軇┻M行稀釋，避免出現(xiàn)析出現(xiàn)象;

　　4.某些促進劑帶有一定的酸性，應注意添加量，避免對金屬顏料的過度影響。

　　2-儲存穩(wěn)定性

　　1.硅烷偶聯(lián)劑一般具有較強的反應活性，水解后容易自縮聚，在酸性體系中相對穩(wěn)定;

　　2.偶聯(lián)劑一般需要特別注意儲存期的干燥和密封，否則容易發(fā)生水解縮合反應而失效;

　　3.馬來酸酐改性之CPO對于水分敏感，在使用過程中應當盡量避免水分的影想而導致粘度上升，顏料返粗。

　　3-對于涂料基本物化性能的影響

　　1.硅烷偶聯(lián)劑除了作為附著促進劑以外，還可提高涂層的抗老化性能、耐鹽霧及耐水性等;

　　2.偶聯(lián)劑通常還都被用來對顏料進行表面處理，增加潤濕性，提高強度;

　　3.特殊改性的高分子聚酯除了能用來增進附著力，還可提高涂層柔韌性、耐沖擊性等，但是添加量過高時，會影響涂層硬度;

　　4.馬來酸酐改性的CPO能在一定程度上改善PP涂料的耐水性、耐汽油/酒精性，并可顯著提高層間附著力，但是添加量過高時也會影響儲存穩(wěn)定性。

　　4-底材的表面處理

　　1.附著力促進劑不是萬能的，針對底材進行適當?shù)谋砻嫣幚磉€是非常有效的，也是非常有必要的;

　　比如：脫脂，去污，打磨等。

　　5-結合其他原材料，優(yōu)化涂料配方

　　1.針對客戶最終的施工條件，性能要求，底材品種，選擇適當?shù)臉渲?、溶劑、顏料、潤濕劑及其他表面活性劑，是涂料提供良好附著力的基礎，附著力促進劑能夠在此基礎上起到事半功倍的效果，當然一定要選擇合適的種類。