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關(guān)于涂料的附著力基本原理理論分析

作者：建筑鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)    
時(shí)間：2011-03-07 13:27:45 [收藏]
    當(dāng)不相似的兩種材料達(dá)到“緊密”接觸時(shí),在空氣中的兩個(gè)自由表面消失,形成新的界面。界面相互作用的性質(zhì)決定了涂料和底材之間成鍵的強(qiáng)度,這種相互作用的程度基本由一...
    關(guān)鍵詞：
        當(dāng)不相似的兩種材料達(dá)到“緊密”接觸時(shí),在空氣中的兩個(gè)自由表面消失,形成新的界面。界面相互作用的性質(zhì)決定了涂料和底材之間成鍵的強(qiáng)度,這種相互作用的程度基本由一相被另一相的潤(rùn)濕性決定,使用液體涂料時(shí),液相的流動(dòng)性也有很大幫助,因此潤(rùn)濕可被看作涂料和底材的密切接觸。為了保持涂層與底材的附著力，除了保證初步的潤(rùn)濕外,在涂膜形成后的完全潤(rùn)濕和固化后仍保持鍵合情況不變是很重要的。

        涂料以下面的方式固化成膜:

        (a)冷卻到熔融溫度(玻璃化溫度,Tg)以下,或

        (b)化學(xué)交聯(lián)反應(yīng),或

        (c)溶劑和稀釋劑的揮發(fā)

        (a)類涂料的例子如熱塑性粉末涂料或用于金屬或聚合物上的熱熔擠壓聚合物膜。

        (b)類涂料包括單或雙組份可交聯(lián)環(huán)氧、聚氨酯或三聚氰胺固化丙烯酸體系。

        (c)類涂料如印刷油墨和清漆,該類型涂料中顏料的粘結(jié)料在干燥時(shí)也有交聯(lián)能力。因此涂料對(duì)底材的潤(rùn)濕是形成附著鍵的關(guān)鍵。

        1.潤(rùn)濕性和表面能

        考查附著力時(shí)潤(rùn)濕性是必須的標(biāo)準(zhǔn)。前所討論的附著機(jī)理只有當(dāng)?shù)撞暮屯苛线_(dá)到有效潤(rùn)濕時(shí)才起作用。表面的潤(rùn)濕可從熱力學(xué)角度描述,涂料在液態(tài)時(shí)的表面張力以及底材和固態(tài)涂膜的表面能是影響界面連接強(qiáng)度和附著力形成的重要參數(shù)。

        均相的固體或液體表面的分子或原子的周圍環(huán)境與內(nèi)部不同。在內(nèi)部分子被相同的分子所包圍,分子間的距離由把分子拉到一起的吸引力和阻止分子占據(jù)同一位置的排斥力的平衡決定;而界面上的分子各個(gè)方向受力不均勻,它們和表面以上的空氣相互作用,同時(shí)受表面以下分子的吸引。表面下的分子傾向于將表面分子向內(nèi)拉,使表面分子數(shù)最小,因而表面積也最小,這種吸引提高了液體的表面張力,并可解釋液體以液滴形式存在,好象被一層彈性表皮覆蓋。而且表面分子間的距離比體相大,因而能量更高。把分子從內(nèi)部移到表面需要做功,液體增加單位表面積導(dǎo)致的Helmholtz自由能的增加值定義為表面張力。

        2.界面熱力學(xué)

        液體涂料對(duì)固態(tài)表面的潤(rùn)濕程度通過(guò)接觸角(θ)來(lái)測(cè)定,如圖13。當(dāng)θ=0,液體在表面自由鋪展,稱為完全潤(rùn)濕。當(dāng)液相和固相分子的分子吸引大于類似的液體分子時(shí),發(fā)生完全潤(rùn)濕。

        3.接觸角和臨界表面張力

        測(cè)定固體表面張力廣泛采用的辦法是測(cè)量接觸角。通過(guò)測(cè)定接觸角來(lái)計(jì)算表面自由能的辦法多有爭(zhēng)議,該問(wèn)題至今仍未解決,因?yàn)楣腆w的表面自由能不能直接測(cè)定。然而本專題的用意并非討論這些觀點(diǎn),作者旨在通過(guò)列舉有爭(zhēng)議的觀點(diǎn),為操作者提供可靠的指導(dǎo),使讀者在估計(jì)表面熱力學(xué)參數(shù)時(shí)前進(jìn)一步。
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