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涂料附着力基本原理分析
涂料附着力基本原理分析
附着力理论和机理
    当两物体被放在一起到达紧密的界面分子接触,以至生成新的界面层,就生成了附着力。附着力是一种复杂的现象,涉及到“界面”的物理效应和化学反应。因为通表形态,磷化后外表上可发现大量的交错的磷酸铁微芯片,芯片间的空间提供了大量的物理连接点。

    在界面间可能形成共价键,且在热固性涂料中更有可能发生,这一类连结最强且耐久性最正确,但这要求相互反应的化学基团牢牢结合在底材和涂料上。因为界面层很薄, 界面上的化学键很难检测到。然而,如下面所讨论的,确实发生了界面键合,从而大大提高了粘结强度。有些外表,如已涂过的外表、木材、复合物和有些塑料,会有各种各样的化学官能团,在合适的条件下,可和涂层材料形成化学键。
    有机矽烷广泛用于玻璃纤维的底漆以提高树脂和纤维增强塑料中玻璃的附着力,也可用作底漆或一体化混合物以促进树脂对矿石、金属和塑料的附着力。实质上,应用时生成了矽醇基,可与玻璃外表的矽醇基,或者也可能与其他金属氧化物形成强的醚键。这类化学键合可发生在玻璃、陶瓷及一些金属底材外表的金属氢氧化物和含矽烷涂料间。
    含反应性基团如羟基和羧基的涂料倾向于和含有类似基团的底材更牢固地附着、这种机理的一个例子是三聚氰胺固化丙烯酸面漆对三聚氰胺固化聚酯底漆的优异附着力,一种可能的解释是已固化底漆的剩余羟基会与面漆的三聚氰胺固化剂反应,实际上把底漆和面漆拉在了一起。当该涂料过烘烤(烘烤时间过长和/或固化温度过高)时, 面漆的附着力显着减弱,有时甚至无附着力。剩余羟基会对附着力有奉献可从IR谱图得到证实:标准烘烤的底漆富含羟基,而过烘烤底漆即使有也只有很少的羟基。
    当底材含有反应性羟基时,在适当的条件下也会和热固性聚氨酯涂料发生化学反应。
    化学键合也完全可适用于解释环氧树脂涂料对纤维素底材的优异附着力。显然,正如红外光谱所证实的,界面上环氧树脂的环氧基和纤维素的羟基发生反应,导致纤维素上羟基伸缩振动峰3350cm-1和C-O的伸缩振动峰1100～1500cm-1的消失,同时环氧树脂的环氧基915cm-1峰和氧桥对称伸缩振动峰1160cm-1消失。
    有些聚合物对已交联的聚合物外表附着较弱,出现界面性的缺损。有报导称加入少量的某些含氮基团能大大提高附着力。例如氨基聚合物对交联醇酸树脂具有很强的附着力, 因为界面上两相间发生氨-酯交换反应,形成酰胺键。
R1NH2+RCOOR2→RCONH-R1
    以丁胺作氨基聚合物的模型化合物可以很容易发现氨-酯交换反应。当胺加入未固化醇酸树脂的甲苯溶液中,两者在室温下很易反应形成二丁基苯二酰胺,并会结晶而析出。
    FTIR光谱法检测氨基树脂和未固化醇酸树脂的混合物发现,混合物烘烤后胺基吸收峰下降,同时出现酰胺吸收峰,说明在界面上确实发生了氨-酯交换反应。

     可以想像以带电双电层形式存在的静电作用力形成于涂层-外表的界面上,涂层和表面均带有残余电荷,散布于体系中,这些电荷的相互作用能提高一些附着力。静电力主要是色散力和来源于永久偶极子的相互作用力。含有永久偶极子物质的分子间的吸引力由一个分子的正电区和