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一、附著力的定義與重要性
依據(jù)GB/T 5206-2015 / ISO 4618:2014《色漆和清漆 術(shù)語和定義》2.7條,附著力 (adhesion) 指在固體表面與另一種材料界面間,通過分子作用力產(chǎn)生的附著現(xiàn)象。涂膜與底材間的結(jié)合源于多種作用:機械咬合、物理吸附、氫鍵或化學(xué)鍵形成、分子間擴散等。這些作用產(chǎn)生的粘接力共同構(gòu)成了涂膜對底材的總附著力。
附著力是涂膜實現(xiàn)防護、裝飾及特殊功能的基礎(chǔ)要素。即使涂膜自身物理化學(xué)性能優(yōu)異,若無法牢固粘附于底材或底涂層,其實際價值將大幅降低,這體現(xiàn)了附著力在涂膜性能中的關(guān)鍵性。
當(dāng)漆膜附著力不足時,可通過底材打磨、降低施工粘度、提高施工溫度或烘干等工藝手段,增強機械結(jié)合與擴散作用以提升附著力。此外,在涂料體系中引入附著力促進劑,是提升附著力的常用手段之一。
二、附著力促進劑的作用模式與機理
附著力促進劑主要通過以下四種模式發(fā)揮作用:
對涂膜和底材均采用化學(xué)錨定;
對涂膜化學(xué)錨定,對底材物理纏繞;
對涂膜物理纏繞,對底材化學(xué)錨定;
對涂膜和底材均采用物理纏繞。
其功能與作用機理如下:
增強機械結(jié)合力: 改善涂料對底材的滲透與潤濕性,促使涂料充分滲入基材的孔隙與縫隙,固化后形成眾多微小的機械錨固點,強化附著力。
提升范德華力: 理論計算表明,當(dāng)兩平面間距為1 nm時,范德華力可達9.81~98.1 MPa。通過優(yōu)化涂料對基材的潤濕,使其在固化前更充分地貼近基材表面,從而增強范德華力,終提升附著力。
提供反應(yīng)基團促成鍵合: 氫鍵和化學(xué)鍵的強度遠超范德華力。樹脂類或偶聯(lián)劑類附著力促進劑,通過提供氨基、羥基、羧基等活性基團,可與基材表面的氧原子或羥基形成氫鍵或化學(xué)鍵,改善結(jié)合。
促進擴散作用: 針對高分子基材,采用強溶劑類或氯化聚烯烴樹脂類附著力促進劑,可促進涂料分子與基材分子的相互擴散與溶解,減弱界面效應(yīng),增強附著力。 (原“模糊乃至界面”修改為“減弱界面效應(yīng)”)
三、常見附著力促進劑分類
有機高分子類: 通常含有羥基、羧基、磷酸酯基等基材錨固基團。部分品種兼具高分子長鏈結(jié)構(gòu),可提升漆膜柔韌性,協(xié)同增強附著力。
硅烷偶聯(lián)劑類: 添加后,硅烷分子向涂料/基材界面遷移。在界面水分作用下,硅烷水解生成硅醇基。這些硅醇基一方面與基材表面羥基形成氫鍵或Si-O-M(M 指代基材)共價鍵;另一方面,硅烷分子間硅醇基相互縮合,形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)覆蓋層。
四、附著力促進劑選型考量因素
選擇時需綜合考慮:
與涂料體系的相容性
儲存穩(wěn)定性
對涂料基本物化性能的影響
底材表面處理狀態(tài)
與其他原材料的協(xié)同性,以優(yōu)化整體配方性能
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