如何获得优异的涂层附着力
2021-04-07 21:41
介绍：对大多数涂层来说，最重要的一个要求是，在成膜完成后，系统必须牢固地附着在基材上。附着力是指涂层从基材上剥离的阻力。
完全湿润
涂料通常用作液体施工。为了获得良好的附着力，液体必须完全扩散到待涂布的表面上。这种获得附着力的先决条件称为完全润湿，由液体的表面张力和固体的表面能决定。
Complete wetting diagram - learn about achieving superior adhesion of coatings
润湿受表面能和表面张力的控制。根据定义，完全润湿是指接触角为0°的情况。当液体的表面张力低于固体的表面能时，就会发生完全润湿。当不满足完全湿润的前提条件时，可以使用两种方法：
通过预处理提高固体的表面能。在某些情况下，简单地用有机溶剂清洗表面就足够了。使用一种称为润湿剂的添加剂降低油漆的表面张力。
附着力的关键方面：当需要良好的附着力时，除了完全润湿外，还必须考虑几个方面。这同时适用于“正常”附着力（指附着在基底上的涂层）和层间附着力（指涂覆在另一涂层上的附着力）。
diagram of a coating on top of another coating - Learn about achieving superior coatings adhesion
附着力和层间附着力：多种粘附机制可用于获得良好的粘附。其中一些机制非常有效，其他机制则可能会有所帮助。
两种机制可产生优异的附着力。
首先，当涂料组分能够在成膜过程中穿过基体-涂料界面，从而产生界面混合时，就有可能实现扩散粘附。当塑料物体必须涂上涂料时，可以使用扩散的概念。当涂料中的聚合树脂分子能够扩散到塑料中足够深，并与塑料的聚合尾巴和链缠结，则可获得优异的附着力。
Diffusion and entanglement - learn about achieving superior coating adhesion
扩散和缠绕
当涂层通过共价键与基体化学键合时，可以获得优异的附着力；然后，基板和涂层作用被称为偶联。在漆膜形成过程中，当涂料中基料体系的化学基团与基材表面的化学基团发生反应时，在界面处会形成共价键。
Interfacial crosslinking - Learn about achieving superior coating adhesion
界面交联
在成膜过程中形成共价键。特定的添加剂，称为附着力促进剂，可用于化学结合涂层。
获得和保持良好附着力的先决条件是界面共价键连接到涂层的基料系统中。此外，涂层必须足够柔韧，能够处理施加在系统上的应力。尤其是靠近界面的涂层部分柔韧性要求高。
使用扩散附着力和耦合剂，一个例子是当液体面漆施涂在仍然潮湿的液体底漆上时。当两种涂料在一定程度上可混溶，且交联机理相同时，可获得较好的涂层间附着力。这一概念称为湿涂施工。
长期高强附着力的一个关键先决条件是，由基材、涂层和界面组成的整个系统的机械性能良好。系统应无内应力，且系统必须能够消散施加的任何力。尤其是靠近基体-涂层界面的区域必须是坚固的但不是刚性的。这意味着，涂层内，尤其是界面附近的交联密度不应太高。
其他机制
其他粘附机制可以帮助获得良好的附着力。
粗糙表面比光滑表面具有更高的有效表面积。表面粗糙度可通过砂磨、蚀刻或喷砂等预处理获得，有利于粘附。
其次，液体涂料可以渗透到多孔基材的孔隙中，如石头和木材。由于机械锚固，穿透性可提高附着力。
确保基体和涂层之间的强分子间相互作用是很重要的，尤其是当涂覆金属时。最好使用强物理键，如氢键。使用氢键作为主要的粘附机制是有风险的。原因是其他能够形成氢键的分子，可以与产生附着力的氢键竞争。一个众所周知的例子是，一些金属涂层在干燥条件下表现出良好的附着力，但当金属涂层界面与水接触时，则会失效。
最重要的是要认识到，由基底、涂层和界面组成的完整系统控制着（层间）附着力的强弱。
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