當(dāng)兩物體被放在一起達(dá)到緊密的界面分子接觸,以至生成新的界面層,就生成了附著力。附著力是一種復(fù)雜的現(xiàn)象,涉及到“界面”的物理效應(yīng)和化學(xué)反應(yīng)。因?yàn)橥ǔＣ恳豢捎^察到的表面都與好幾層物理或化學(xué)吸附的分子有關(guān),真實(shí)的界面數(shù)目并不確切知道,問(wèn)題是在兩表面的何處劃界及附著真正發(fā)生在哪里。
當(dāng)涂料施工于底材上,并在干燥和固化的過(guò)程中附著力就生成了。這些力的大小取決于表面和粘結(jié)料(樹(shù)脂、聚合物、基料)的性質(zhì)。廣義上這些力可分為二類:主價(jià)力和次價(jià)力�；瘜W(xué)鍵即為主價(jià)力,具有比次價(jià)力高得多的附著力,次價(jià)力基于以氫鍵為代表的弱得多的物理作用力。這些作用力在具有極性基團(tuán)(如羧基)的底材上更常見(jiàn),而在非極性表面如聚乙烯上則較少。鍵的強(qiáng)度和鍵能強(qiáng)度/類型/能量(千卡/摩爾)/實(shí)例：
共價(jià)鍵 主價(jià)力 15～170 絕大多數(shù)有機(jī)物
氫鍵 次價(jià)力 <12
色散力 次價(jià)力 <10 絕大多數(shù)分子
偶極力 次價(jià)力 <5 極性有機(jī)物
誘導(dǎo)力 次價(jià)力 <0.5 非極性有機(jī)物
涂料附著的確切機(jī)理人們尚未完全了解。不過(guò),使兩個(gè)物體連接到一起的力可能由于底材和涂料通過(guò)涂料擴(kuò)散生成機(jī)械連接、靜電吸引或化學(xué)鍵合。根據(jù)底材表面和所用涂料的物理化學(xué)性質(zhì)的不同,附著可采取上述機(jī)理的一種或幾種。一些提出的理論討論如下。
1. 機(jī)械連接理論
這種涂層作用機(jī)制適用于當(dāng)涂料施工于含有孔、洞、裂隙或空穴的底材上時(shí),涂料能夠滲透進(jìn)去。在這種情況下,涂料的作用很象木材拼合時(shí)的釘子,起機(jī)械錨定作用。當(dāng)?shù)撞挠邪疾鄄⑻顫M固化的涂料時(shí),由于機(jī)械作用,去掉涂層更加困難,這與把兩塊榫結(jié)的木塊拼在一起類似。對(duì)各種表面的儀器分析和繪圖(外形圖)表明,涂料確實(shí)可滲透到復(fù)雜“隧道”形狀的凹槽或裂紋中,在固化硬化時(shí),可提供機(jī)械附著。各種涂料對(duì)老的或已風(fēng)化的涂層的附著,以及對(duì)噴砂底材的附著就屬于這種機(jī)理。磷酸鋅或鐵與涂料具有較大的接觸面積,因而能提高附著和耐蝕性。
表面的粗糙程度影響涂料和底材的界面面積。因?yàn)槿コ繉铀璧牧εc幾何面積有關(guān),而使涂層附著于底材上的力與實(shí)際的界面接觸面積有關(guān)。隨著表面積增大,去除涂層的困難增加,這通�？赏ㄟ^(guò)機(jī)械打磨方法提供粗糙表面來(lái)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)噴砂使表面積增加,結(jié)果附著力增加。顯然由于其他許多因素的影響,附著并不按相同比例增加,不過(guò)通�？梢�(jiàn)到顯著的增加。
只有當(dāng)涂料完全滲透到不規(guī)則表面處,提高表面粗糙度才有利,若不能完全滲入,則涂料與表面的接觸會(huì)比相應(yīng)的幾何面積還小,并且在涂料和底材間留有空隙,空隙中駐留的氣泡會(huì)導(dǎo)致水汽的聚積,最終導(dǎo)致附著力的損失。
經(jīng)常通過(guò)對(duì)已固化的涂層進(jìn)行磨砂處理,可改進(jìn)層間附著力(特別是在汽車涂料中),特別是在底色漆/清漆體系中,要求清漆平滑、光亮且表面能低,因此第二層清漆的附著有一定的困難。這一問(wèn)題當(dāng)涂料在比原定溫度高得多的溫度下固化或烘烤時(shí)間延長(zhǎng)時(shí)變得更為嚴(yán)重,這兩種情況下,對(duì)該表面進(jìn)行輕度打磨表明,附著力可顯著提高。雖然表面粗糙化能提高附著力,但必須注意避免深而尖的形狀,由于粗糙化生成的尖峰會(huì)導(dǎo)致透影(看到底材),在某些情況下并不希望這樣而且深而尖的隆起會(huì)形成不均一的涂層,從而生成應(yīng)力集中點(diǎn),附著力降低,從而耐久性下降。
只要涂膜稍具流動(dòng)性,涂膜收縮,厚度不均勻以及三維尺寸的變化就很少會(huì)生成不可釋放應(yīng)力,但隨著粘度和涂層剛性的增加以及對(duì)底材的附著力逐漸形成會(huì)生成大量的應(yīng)力,并殘留于干漆膜中。顯然在固定施工參數(shù)(濕膜和干膜厚度)時(shí),凸起部分的涂層厚度比凹陷處小,導(dǎo)致物理性質(zhì)不同。這種不均一涂層具有很高的內(nèi)部應(yīng)力,在投入應(yīng)用時(shí),會(huì)進(jìn)一步受到修補(bǔ)漆溶劑的侵蝕或老化的影響,偶而會(huì)超過(guò)涂膜的應(yīng)力承受能力,導(dǎo)致裂紋、剝落或其他涂膜完整性的降低。
電鍍金屬對(duì)聚乙烯和ABS塑料的附著力證明是來(lái)源于機(jī)械連接。金屬電鍍工藝包括首先對(duì)塑料表面處理,生成大量的機(jī)械凹陷,有利于機(jī)械連結(jié),然后用氯化亞錫溶液活化,并在Pd2+溶液中使Pd沉積,不通電沉積鎳,然后電鍍所需金屬,如鉻。只有當(dāng)塑料處理后生成連接凹陷時(shí),電鍍金屬對(duì)塑料的附著力才強(qiáng)。不同預(yù)處理金屬不僅改變表面的化學(xué)組成,而且會(huì)生成表面連接點(diǎn),機(jī)械連結(jié)對(duì)這類表面起著即使不是最關(guān)鍵,也是相當(dāng)大的作用。 本新聞共 3頁(yè),當(dāng)前在第 1頁(yè) 1 2 3 |
