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水性漆附着力机理及影响因素分析

水性漆附着力机理及影响因素分析

2018年11月06日

涂层在被涂表面良好的附着，是涂膜发挥其保护作用的前提。涂层的附着力是涂料在应用过程中最重要的指标之一。

附着力的机理附着力重要性早就为人所知，但目前为止，对涂料产生附着力机理的认识仍然不够充分中国涂料。大多关于附着力的解释，都是基于经验和假说，尽管如此，我们也可以以此作为手段进行辩证。

机械固定轮附着这种附着的机理主要是针对界面不平整，含有孔、洞或裂隙的基材上的涂装。

当漆液涂于基材表面时，涂料能够润湿渗透进入这些缝隙，这样等漆膜固化以后，这些进入缝隙的漆膜则能够起到类似于钉子的作用，从而抓牢底材。

机械附着的机理在例如木材、喷砂处理、机械打磨等方面都有一定的表现。

共价键理论共价键理论是指在涂膜与底材接触后，形成某些共价键，这类型的链接力是最牢固、最耐久的。

形成的前提是要求在涂膜与底材中有相互契合的化学基团，这些基团在靠近后，能够形成化学键。

例如某些有机硅烷对玻璃、金属及有机矿石的附着力增强；再如某些底材带有羟基、羧基与涂料中固化剂的链接等。

范德华力理论

范德华力是提供常规附着力的最常见的一种力。当涂膜与底材近距离接触后，分子相互接近而产生吸引力。

这种吸引力是一种短程的相互作用，一般在0..5nm有较强的效果。另外，分子的相对分子质量越大、变形性越大、越容易被极化，则作用力更强。

静电理论涂层和底材表面均有一定的电荷残存散布，当涂料和底材近距离接触时，这些电荷相互吸引可以促进漆膜的附着。

氢键理论氢原子在与电负性大的原子（如O、N、F等）形成共价键时，电子偏向电负性大的原子，而使氢原子带有正电。

因此当涂料中含有类似-OH、-COOH等基团时，又在基材含有负电基团时，可能会形成氢键效应，从而提升涂膜的附着力。

该类亲水基团可能会影响涂膜的耐水性。

扩散理论当涂膜涂布于底材上时，两相亲和的大分子可能通过扩散形成交错，从而提升附着力。

该种作用力只能发生在两相亲和的涂层和底材间，因此大多作用于层间附着，尤其是统一体系的两涂层间的附着。

以上，便是常见的关于附着力形成机理的解释。事实上，在涂料的涂装中，参与附着力的机理是多样的，往往含有多种作用力。

附着力的影响因素

从以上对于各种机理的分析可见，无论哪种形式的力来促进附着，涂层与底材的紧密贴合都是首要条件。通过紧密贴合，再利用树脂或助剂特殊附着结构，可以获得附着在底材上牢固坚韧的漆膜。

由此可见，树脂本身的性能、配方结构、涂装等不同的方面都会对附着力产生一定程度的影响。

水性树脂特点每每谈到性能影响因素，首先谈的就是水性树脂本身的性能影响，附着力也不铣刀盘例外。并且水性树脂本身性能特点是附着力最主要的影响因素。

水性树脂的润湿可以肯定机型的实验力范围;流动性、粒径大小、特殊基团以及形成干膜后的表面能与内聚力等性能，都会在1定的容差范围以内较大程度影响涂膜附着力。

以附着力优良的SV-6145为例：

①该树脂润湿流动性较好，通过良好的润湿、流动、铺展，可以使漆膜与底材更为紧密的接触。

②该树脂粒径较小，防止过大乳胶粒子形成的空间位阻效应，影响漆膜与底材的有效接触，简单来讲就是成膜更加致密。

③本身又含有特殊的锚定基团，以及拥有偏低的内聚力。通过特殊基团的链接效应，形成优良的附着力，足以曲折试件方法经常使用于测定铸铁、铸造合金、工具钢及硬质合金等脆性与机械钟低塑性材料的强度和显示塑性的差别抵消其较低内聚力对涂膜的影响。

一般情况下，较为软韧的树脂在附着方面更有优势一些，因为随着环境的变化，更能够适应底材不同程度的形变。

而SV-6145在拥有较为优良硬度的情况下，依然保证了良好的附着力。

基材处理基材处理——如打磨、喷砂等，可以有效的增加底材的粗糙度。粗糙度的增加，可以极大的提升涂膜与底材的接触面积，并提供很多有效的锚固点，利于提升涂膜与基材的附着力。

漆液的表面张力当涂料涂布于基材表面时，原有界面消失，形成新的界面。而涂布过程中，涂料对基材的润湿程度决定了涂膜能否与基材形成有效的接触。

由于水的表面张力过高，在低表面能基材上的润湿展布很有问题，这也导致一些问题产生。因此，涂料或者水性树脂如何能够做到较低的表面张力、优秀的润湿铺展能力也就尤为重要。

配方设计时，也应该保证基材润湿剂的添加，确保涂料能够有效、优良的润湿底材。

涂膜厚度许多实验表明，随着涂膜厚度增加，附着力逐渐降低。

主要是因为随着涂膜厚度增加，其内聚力也在增加，附着力确保持不变；当内聚力增加大于附着力，那么涂层就会出现附着不良。

从涂层的防护性能及丰满度的角度衡量，涂膜应该有一定的厚度，那么，在这两方面之间就要做一个平衡。另外，同样总膜厚的情况下，多道涂层比一道涂层的附着力要好。

干燥过程干燥过程中，环境温度和湿度对附着力均有一定的影响。

以上是测试一款聚氨酯水性漆在玻璃上，温湿度对其附着力的影响。

该实验中，较高温度、较低湿度的养护条件，对附着力有一定的促进作用。

漆液粘度漆液的粘度也会一定程度影响涂膜的附着力，一是从对润湿铺展的影但对现有的N多种实验机标准来讲绰绰有余响上，二是不合适的粘度会形成应力减弱附着力。

附着力促进剂某些附着力促进剂会对涂料的附着有明显的提升，它通过特殊的化学结构形成附着。

根据不同的底材类型，不同的助剂效果也不一样，常见的有环氧硅烷等类型。

颜填料少量的颜填料一般可以增加涂层的附着力，其原理是通过降低了体系的内聚能。不同的颜填料效果不同，例如鳞片状的颜填料改善效果更为明显。

当颜填料的用量到达一定程度后，附着力又会随着添加量的增加而降低。

溶剂有时，溶剂对涂膜附着力也会产生显著的影响，它是通过对表面张力、干燥以及对漆膜的增塑效果来产生的。

大多溶剂都有相对较低的表面张力，这对于水性漆在底材上的润湿铺展有一定的帮助，有利于提升涂膜的附着力。

也有些溶剂，挥发较慢，可能需要几周甚至几个月的时间才能挥发干净。当溶剂残存在漆膜内部时，就会减弱涂膜本身的附着。

另外，当漆膜固化后溶剂逐渐挥发，这个过程中漆膜可能会有一定程度的收缩，这样便产生了T型铣刀一定程度的内应力，导致附着力不良的产生。

由以上可见，涂层附着力的形成以及影响因素是多方面的。在遇到附着力问题的时候，应该针对问题，全面思考。

来源：佳业天成