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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(jī)械咬合、物理吸附、氫鍵或化學(xué)鍵形成、分子間擴(kuò)散等。這些作用產(chǎn)生的粘接力共同構(gòu)成了涂膜對(duì)底材的總附著力。
附著力是涂膜實(shí)現(xiàn)防護(hù)、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(shí)際價(jià)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(shí),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(qiáng)機(jī)械結(jié)合與擴(kuò)散作用以提升附著力。此外,在涂料體系中引入附著力促進(jìn)劑,是提升附著力的常用手段之一。
二、附著力促進(jìn)劑的作用模式與機(jī)理
附著力促進(jìn)劑主要通過以下四種模式發(fā)揮作用:
對(duì)涂膜和底材均采用化學(xué)錨定;
對(duì)涂膜化學(xué)錨定,對(duì)底材物理纏繞;
對(duì)涂膜物理纏繞,對(duì)底材化學(xué)錨定;
對(duì)涂膜和底材均采用物理纏繞。
其功能與作用機(jī)理如下:
增強(qiáng)機(jī)械結(jié)合力: 改善涂料對(duì)底材的滲透與潤(rùn)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(jī)械錨固點(diǎn),強(qiáng)化附著力。
提升范德華力: 理論計(jì)算表明,當(dāng)兩平面間距為1 nm時(shí),范德華力可達(dá)9.81~98.1 MPa。通過優(yōu)化涂料對(duì)基材的潤(rùn)濕,使其在固化前更充分地貼近基材表面,從而增強(qiáng)范德華力,終提升附著力。
提供反應(yīng)基團(tuán)促成鍵合: 氫鍵和化學(xué)鍵的強(qiáng)度遠(yuǎn)超范德華力。樹脂類或偶聯(lián)劑類附著力促進(jìn)劑,通過提供氨基、羥基、羧基等活性基團(tuán),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(jìn)擴(kuò)散作用: 針對(duì)高分子基材,采用強(qiáng)溶劑類或氯化聚烯烴樹脂類附著力促進(jìn)劑,可促進(jìn)涂料分子與基材分子的相互擴(kuò)散與溶解,減弱界面效應(yīng),增強(qiáng)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(jìn)劑分類
有機(jī)高分子類: 通常含有羥基、羧基、磷酸酯基等基材錨固基團(tuán)。部分品種兼具高分子長(zhǎng)鏈結(jié)構(gòu),可提升漆膜柔韌性,協(xié)同增強(qiáng)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(jià)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(jìn)劑選型考量因素
選擇時(shí)需綜合考慮:
與涂料體系的相容性
儲(chǔ)存穩(wěn)定性
對(duì)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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