1．4．1
涂膜附著機(jī)理
涂膜與基材表面附著好壞是漆膜發(fā)揮保護(hù)功能的前提和保證，因此涂膜與基材表面的粘合力(即附著力)是涂膜最重要的基礎(chǔ)性能指標(biāo)。涂膜與基材的以下幾種作用形式?jīng)Q定了漆膜與基材間的附著力。
(1)機(jī)械嵌合作用
任何物體的表面即使用肉眼看來(lái)十分光滑，但放大起來(lái)看還是十分粗糙、遍布溝壑的，有些表面還存在很多孔隙。涂裝時(shí)，涂料就滲透到這些小溝和孔隙中，固化后就像許多小鉤似地把涂料和被粘物連在一起。顯然這種機(jī)械鑲嵌作用將會(huì)起到很大的機(jī)械結(jié)合效果，破壞時(shí)必須要用較大的力才能把這些伸展的固化涂料從主體的縫隙中撕裂，所以能起到很好的粘合作用。例如，經(jīng)過(guò)噴砂處理后的表面其附著力往往可比光滑的表面提高一倍。
(2)吸附作用
從分子水平上看，涂膜與基材表面間存在原子、分子之間的相互作用力，這些作用力包括主價(jià)力(化學(xué)鍵力)、次價(jià)力(氫鍵和范德華力)。雖然固體與固體之間達(dá)不到理想接觸，次價(jià)力作用體現(xiàn)不出，但固體表面由于范德華力的作用能夠吸附液體和氣體，這種作用稱為物理吸附。物理吸附是涂料、膠粘劑和被粘物之間牢固結(jié)合的普遍性原因，其條件是液體必須完全潤(rùn)濕固體，這就是吸附理論。因此涂料在固化之前完全潤(rùn)濕基材表面，才能有較好的附著力；吸附力的大小與分子的偶極矩、極化率等因素的大小成正比；高分子鏈含有極性基團(tuán)，特別是帶有能形成H一鍵的基團(tuán)(如氨基、羥基等)時(shí)，會(huì)有較強(qiáng)的附著力。通常認(rèn)為，
分子間引力(氫鍵、范德華力)是附著力的主要來(lái)源，即使如此，其粘附力也遠(yuǎn)比理論強(qiáng)度低得多，這是因?yàn)樵诠袒^(guò)程總是有缺陷發(fā)生的，粘附強(qiáng)度不是決定于原子、分子作用力的總和，而是決定于局布的最弱的部位的作用力。
但需注意：吸附理論僅說(shuō)明附著力產(chǎn)生的條件和原因，選擇成膜物時(shí)還必須考慮涂膜內(nèi)聚力的因素。
(3)化學(xué)鍵作用
涂料中的活性基團(tuán)與基材發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生化學(xué)鍵，如：酚醛樹脂可在較高溫度下與鋁、不銹鋼等發(fā)生化學(xué)作用，硅酸鹽類無(wú)機(jī)涂料與鐵產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生硅酸鐵類化合物。化學(xué)鍵的作用力要較物理吸附作用強(qiáng)的多。偶聯(lián)劑的應(yīng)用就是利用此機(jī)理來(lái)提高附著力的重要體現(xiàn)，偶聯(lián)劑分子必須具有能與基材表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的基團(tuán)，而另一端能與涂料反應(yīng)．如：常用的硅烷偶聯(lián)劑。
(4)擴(kuò)散作用
涂料中的成膜物為聚合物鏈狀分子，如果基材也為高分子材料，在一定條件下由于分子或鏈段的布朗運(yùn)動(dòng)，涂料中的分子和基材的分子可相互擴(kuò)散，相互擴(kuò)散的實(shí)質(zhì)是在界面中互溶的過(guò)程，最終可導(dǎo)致界面消失。高分子問(wèn)的互溶首先要考慮熱力學(xué)的可能性，即要求兩者的溶解度參數(shù)相近，另一方面，還要考慮動(dòng)力學(xué)的可能性，即兩者必須在T，以上，有一定的自由體積以使分子可互相滲入。因此塑料涂料的溶劑最好能使被涂塑料溶脹，提高溫度也是促進(jìn)擴(kuò)散的一個(gè)方法。帶銹涂料、修補(bǔ)涂料具有擴(kuò)散作用是涂膜發(fā)揮其功能性的重要因素。
(5)靜電作用
當(dāng)涂料與基材間的電子親合力不同時(shí)，便可互為電子給體和受體，形成雙電層，產(chǎn)生靜電作用力。例如，當(dāng)金屬和有機(jī)漆膜接觸時(shí)，金屬對(duì)電子親合力低，容易失去電子，而有機(jī)漆膜對(duì)電子親合力高，容易得到電子，故電子可從金屬移向漆膜，使界面產(chǎn)生接觸電勢(shì)，并形成雙電層產(chǎn)生靜電引力。
涂料在基材表面浸潤(rùn)是上述作用能夠發(fā)揮的前提。
1．4．2
附著力影響因素
附著力的影響因素是由上述理論結(jié)合涂裝實(shí)際復(fù)雜因素分析得出，其重要因素為：
①基材表面的潤(rùn)濕情況要得到良好的附著力，必要的條件是涂料完全潤(rùn)濕基材表面．通常純金屬表面都具有較高的表面張力，而涂料一般表面張力都較低，因此易于潤(rùn)濕。但是實(shí)際的金屬表面并不是純的，表面易形成氧化物，并可吸附各種的有機(jī)或無(wú)機(jī)污染物，這可大大降低表面張力，從而使?jié)櫇窭щy。表面處理的目的就是在于提高基材表面的表面能，有利于涂料的浸潤(rùn)。對(duì)于低表面能的基材，更要進(jìn)行合適的處理
②表面粗糙度適當(dāng)?shù)奶岣弑砻娲植诙瓤梢栽黾訖C(jī)械嵌合作用，另一方面也有利于涂料在基材表面的潤(rùn)濕。但過(guò)于粗糙，易產(chǎn)生缺陷，帶來(lái)附著力下降，或抗?jié)B保護(hù)性能降低。
③涂料粘度涂料粘度較低時(shí)，容易流入基材的凹處和孔隙中，可得到較高的機(jī)械嵌合力。一般烘干漆具有比氣干漆更好的附著力，在高溫下，涂料粘度很低，也是原因之一。
④成膜物成膜物大分子極性基團(tuán)的極性越強(qiáng)、個(gè)數(shù)越多、相對(duì)分子質(zhì)量越大，越有利于成膜物與基材表面形成較強(qiáng)的分子間作用力，結(jié)合牢固。
⑤內(nèi)應(yīng)力影響漆膜的內(nèi)應(yīng)力是影響附著力的重要因素，內(nèi)應(yīng)力過(guò)大，大于涂層內(nèi)聚力時(shí)，涂膜開(kāi)裂；大于涂膜附著力時(shí)，涂膜產(chǎn)生脫殼等破壞，喪失保護(hù)作用。內(nèi)應(yīng)力有兩個(gè)來(lái)源：涂料固化過(guò)程中體積收縮產(chǎn)生的收縮應(yīng)力；涂料和基材的熱膨脹系數(shù)不同，在溫度變化時(shí)產(chǎn)生的熱應(yīng)力。
涂料不管用何種方式固化都難免發(fā)生一定的體積收縮，收縮不僅可因溶劑揮發(fā)引起．也可因化學(xué)反應(yīng)引起。縮聚反應(yīng)體積收縮較嚴(yán)重，特別是對(duì)于有小分子產(chǎn)生的縮聚反應(yīng)固化過(guò)程，因?yàn)橛幸徊糠忠兂尚》肿右莩?span style="letter-spacing:-1.15pt">。烯烴或低聚物的雙鍵發(fā)生加聚反應(yīng)時(shí)，兩個(gè)雙鏈由范德華力結(jié)合變成共價(jià)鍵結(jié)合，原子距離大大縮短，所以體積收縮率也較大，例如不飽和聚酯固化過(guò)程中體積收縮達(dá)10％。開(kāi)環(huán)聚合時(shí)有一對(duì)原子由范德華作用變成化學(xué)鍵結(jié)合，另一對(duì)原子卻由原來(lái)的化學(xué)鍵結(jié)合變成接近于范德華力作用，因此開(kāi)環(huán)聚合收縮率較小，環(huán)氧樹酯固化過(guò)程中收縮率較低，這是環(huán)氧涂料具有較好的附著力的主要原因。降低固化過(guò)程中的體積收縮對(duì)提高附著力有重要意義，增加顏料、增加固含量、加入預(yù)聚物以減少體系中官能團(tuán)濃度是涂料減少固化收縮的常用方法，加入無(wú)機(jī)填料同時(shí)還具有降低涂膜熱膨脹系數(shù)的作用，減少熱應(yīng)力。另外涂膜越厚，內(nèi)應(yīng)力也越大。總之，漆膜的內(nèi)應(yīng)力與附著力以及漆膜強(qiáng)度之間是相互抗衡的。
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