涂料的附著力機理

1、漆膜在基材上的附著類型與附著性

漆膜在基材上的附著分為機械附著和化學附著2種類型。

• 機械附著取決于被涂板材的性質(粗糙度，多孔性)以及所形成的漆膜強度；

• 化學附著是指漆膜和板材界面處漆膜分子和板材分子的相互吸引力，它取決于漆膜和板材的理化性質。

2種類型相比，通常認為化學附著的說法更切合實際，是主要的漆膜附著類型。

2、漆膜與被涂物形成漆膜的三個要素：

• (1)液態成膜物質對板材的潤濕程度；

• (2)基材表面上定向吸附層的形成；

• (3)成膜物與基材界面形成雙電子層。

2.1 漆液對基材的潤濕性

漆膜的附著力產生于涂料與被涂基材表面極性基之間的相互引力，而這種極性基之間的相互引力的產生是以涂料對被涂基材表面的良好濕潤為前提的。由于涂料對被涂基材表面的濕潤狀況取決于漆液的表面張力，因此，降低涂料的表面張力，才能提高濕潤效率，增強漆膜對基材表面的附著力。

涂料對基材的潤濕是通過涂料的流動來實現的。漆液在應用中必須呈很好的流動態，即使粉末涂料也必須達到流動態；只能通過漆液的流動來濕潤被涂表面，才能達到漆膜對基材良好附著的目的。一般而言，涂料濕潤得不好，界面接觸就小，附著力就差；反之，涂料濕潤得好，界面接觸就大，附著力就好。

涂料中有低分子量的物質或者助劑(如硬脂酸鹽、增塑劑等)存在時，它們會在涂層和被涂物之間產生弱的界面層，影響漆液對基材的潤濕性，降低附著力。此外，基材表面粘附有水、灰塵、酸、堿等雜質時，也會引起漆膜與基材間弱界面層的出現，防礙漆液對基材的潤濕作用，減少極性點，導致漆膜附著力的下降。

漆膜的附著性取決于成膜物質中聚合物(或分子量更低的預聚物)的極性基，如-OH、-COOH，與被涂物表面的極性基之間的相互結合。為了使這種極性基良好結合，要求聚合物分子具有一定的流動性，讓聚合物分子更好地濕潤基材表面，使聚合物的極性基接近于被涂表面的極性基；當兩者分子之間的距離變得非常小時(達到1A以內)，極性基之間由于范德華力、化學親和力、氫鍵等內聚力的綜合作用達到附著平衡。

2.2漆膜的內聚力與熱膨脹系數

同類物質分子之間的內聚所引起的力，稱為內聚力。涂層內聚力越大，附著力越差。涂料在干燥過程中，隨著溶劑的揮發、交聯程度的增大，成膜物質分子之間的內聚力增大，漆膜產生收縮現象，導致漆膜附著力的降低。因此，可以通過采取降低漆膜內聚力的方法來達到提高附著力的目的，常用的辦法有：

①降低涂層的厚度，減小內聚力，提高漆膜對基材的粘附強度。

②往涂料中添加適當顏料，降低漆膜內聚力，改善漆膜在底材上的附著性。這是色漆比清漆的附著力普遍要好的重要原因。

漆膜與基材熱膨脹系數的差異，也影響著漆膜的附著性能。眾所周知，隨著溫度條件的變化，一切材料均會發生不同程度的體積收縮和膨脹。當涂料涂布于基材表面時，由于熱脹冷縮的影響，涂料與被涂表面之間的粘結點將遭到不同程度的破壞。從總體上看，漆膜的熱膨脹系數要明顯大于基材的熱膨脹系數，所以在溫度變動時，漆膜的膨脹或收縮程度都比板材大，從而引起漆膜的相應變形，產生皺紋、龜紋等，降低了漆膜的附著力。涂料的熱膨脹系數越小，涂膜的附著力越好，例如環氧樹脂熱膨脹系數比其他樹脂小，所以環氧樹脂漆膜的附著性好。

2.3 漆膜與被涂表面的極性

從分子結構、分子的極性及分子相互作用力的觀點來看，漆膜的附著力產生于涂料中聚合物分子的極性基定向，及其與被涂物表面極性分子的極性基之間的相互吸引力。只有兩者之間極性基相適應，才能得到附著力好的漆膜；反之，極性好的涂料涂在非極性的板材上，或者非極性涂料涂在極性的板材上，都不會得到附著力良好的漆膜。

漆膜與被涂表面任何一方的極性基減少，都將導致漆膜附著力的下降：

(1)基材板面存在污物、油脂、灰塵等，降低了基材表面的極性，會引起附著力的降低。

(2)漆膜中極性點的減少，也會降低附著力。例如氨基醇酸漆烘干成膜時．醇酸樹脂的-OH與氨基樹脂中的-CH2OH進一步交聯而不斷被消耗了，造成了附著極性點的不斷減少，這是氨基醇酸漆烘干后附著力降低的一個重要原因。漆膜中極性點的減少，既可能緣于涂料中不同組分之間的交聯反應，也可能因為聚合物分子內的極性基自行結合而引起。