涂料附着力基本原理分析

一、附着力理论和机理

当两物体被放在一起达到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。因为通常每一可观察到的表面都与好几层物理或化学吸附的分子有关,真实的界面数目并不确切知道,问题是在两表面的何处划界及附着真正发生在哪里。

当施工于底材上,并在干燥和固化的过程中附着力就生成了。这些力的大小取决于表面和粘结料(、聚合物、基料)的性质。广义上这些力可分为二类:主价力和次价力(表1)。化学键即为主价力,具有比次价力高得多的附着力,次价力基于以氢键为代表的弱得多的物理作用力。这些作用力在具有极性基团(如羧基)的底材上更常见,而在非极性表面如上则较少。

表1:键的强度和键能强度/类型/能量(千卡/摩尔)/实例

附着的确切机理人们尚未xx了解。不过,使两个物体连接到一起的力可能由于底材和通过扩散生成机械连接、静电吸引或化学键合。根据底材表面和所用的物理化学性质的不同,附着可采取上述机理的一种或几种。一些提出的理论讨论如下。
1.机械连接理论

这种涂层作用机制适用于当施工于含有孔、洞、裂隙或空穴的底材上时,能够渗透进去。在这种情况下,的作用很象木材拼合时的钉子,起机械铆定作用。当底材有凹槽并填满固化的时,由于机械作用,去掉涂层更加困难,这与把两块榫结的木块拼在一起类似。对各种表面的仪器分析和绘图(外形图)表明,确实可渗透到复杂“隧道”形状的凹槽或裂纹中,在固化硬化时,可提供机械附着。各种对老的或已风化的涂层的附着,以及对喷砂底材的附着就属于这种机理。磷酸锌或铁与具有较大的接触面积,因而能提高附着和耐蚀性。图2展示了假定的底材表面 形状和的渗透。

表面的粗糙程度影响和底材的界面面积。因为去除涂层所需的力与几何面积有关,而使涂层附着于底材上的力与实际的界面接触面积有关。随着表面积增大,去除涂层的困难增加,这通常可通过机械打磨方法提供粗糙表面来实现。截面的几何面积和实际的界面面积的比较见图3。实际的界面接触面积一般比几何面积大好几倍。通过喷砂使表面积增加,结果附着力增加,见图4。显然由于其他许多因素的影响,附着并不按相同比例增加,不过通常可见到显着的增加。