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涂膜附着机理与附着力促进剂的选择
发布时间：
2020-02-14
来源：
涂层对被涂物的保护在很大程度上受涂层与基材之间 粘结强度 的影响，而粘结强度的大小不仅与基材的表面状态、表面物质组成及材料本身的致密性有关，还与涂层中成膜物的收缩应力、表面张力、结晶性与极性官能团的体积大小等因素有关。
多年来，人们不仅一直致力于提高涂膜自身的抗张强度，还努力寻找能 不断提高涂层附着力的方法，以延长涂层的附着时间，借以达到涂层对基材的长期保护，防腐涂料尤其如此。要提高涂层的附着力，首先必须清楚涂层附着的基本方式，并了解如何强化这些形态的存在，才能更好地在设计涂料配方时，思索解决涂层附着长效性的理想途径。
涂膜与底材之间的结合力
涂层对被涂物的保护在很大程度上受涂层与基材之间 粘结强度 的影响，而粘结强度的大小不仅与基材的表面状态、表面物质组成及材料本身的致密性有关，还与涂层中成膜物的收缩应力、表面张力、结晶性与极性官能团的体积大小等因素有关。
多年来，人们不仅一直致力于提高涂膜自身的抗张强度，还努力寻找能 不断提高涂层附着力的方法，以延长涂层的附着时间，借以达到涂层对基材的长期保护，防腐涂料尤其如此。要提高涂层的附着力，首先必须清楚涂层附着的基本方式，并了解如何强化这些形态的存在，才能更好地在设计涂料配方时，思索解决涂层附着长效性的理想途径。
涂膜与底材之间的结合力
如下图：
改善涂膜与底材间附着力的方法
除了基材的处理，使用附着力促进剂是一种操作工艺简单而且行之有效被涂装行业广泛采用的解决方法。那么，什么是附着力促进剂?
附着力促进剂：用于提升和改善树脂涂层(漆膜)与基材(底材)之间的附着力(具有粘接力、结合力、密着性)的一种功能性涂层助剂。
附着力促进剂的种类
01硅烷偶联剂
作用机理：
特点及应用：
1.改善聚合物对无机基材的附着力;
2.帮助有机材料对颜、填料的附着力;
3.提高涂膜强度;
4.反应活性大，易水解缩合，储存过程中避免水汽进入;
5.直接添加时，需注意树脂与硅烷偶联剂的反应速率;
6.选择时优先考虑硅烷偶联剂的有机官能团与树脂/固化剂的反应，对于热塑性树脂体系则应选择属性、极性相似的硅烷偶联剂。
02酞酸酯偶联剂
作用机理：
特点及应用：
1.对颜、填料表面处理，可以补强作用;
2.对于一些聚烯烃、金属、玻璃底材有较好的附着力;
3.提高涂膜强度;
4.对烤漆体系可降低烘烤温度或缩短烘烤时间;
5.直接添加时需要注意涂料不含羟基、羧基等活性基团。
03铝酸锆偶联剂
作用机理：
特点：
1.与硅烷偶联剂相比，水解稳定，所以在水性涂料体系中比较稳定;
2.对于溶剂型或水性涂料具有一定的防腐蚀保护作用;
3.铝酸锆具有很强的极性，所以和树脂体系相容性较差，需要在较高剪切力下添加。
04高分子类附着力促进剂
作用机理：
特点：
1.通常具有较高的羟基、酸值，并提高柔韧性，以增进涂料对金属底材、无机底材或部分塑料底材的附着;
2.个别产品还能提高金属涂膜中金属颜料的牢固性和耐酒精性;
3.增加涂膜柔韧性，提高耐冲击强度;
4.根据产品结构不同，需严格测试与树脂体系的相容性。
05氯化聚烯烃(CPO)
作用机理：
以极性、结构相似的氯化聚烯烃，通过润湿、渗透、扩散等作用将氯化聚烯烃聚合物链状分子与聚烯烃底材互溶，提高结合力，而改性基团(CI或丙烯酸、马来酸酐)可以改善与树脂体系相容性和层间附着力。
特点及应用：
1.不同性质的PP底材应该选择不同的CPO助剂;
2.适当的烘烤可以提高附着力促进效果;
3.CPO可以作为PP水打底或直接添加在底漆中，直接添加时需要注意相容性等影响;
4.应该严格控制配方中其他原材料的含水率，以免产生增稠、胶化、失效;
5.丙烯酸改性可以有效改善CPO的相容性，马来酸酐改性则可提高层间附着力等;
6.为了适应环保需求，水性CPO乳液也逐步推出，满足市场需求。
选择附着力促进剂时要考虑的因素
1-体系相容性
树脂、溶剂、颜料等：
1.硝基漆中含有水分和强酸，容易造成硅烷偶联剂的不稳定，不应直接添加;
2.体系中如含有较多羟基、羧基等活性基团，则一般不能用直接添加法添加单烷氧型酞酸酯偶联剂;
3.附着力促进剂的极性不同，应当选择适当的溶剂进行稀释，避免出现析出现象;
4.某些促进剂带有一定的酸性，应注意添加量，避免对金属颜料的过度影响。
2-储存稳定性
1.硅烷偶联剂一般具有较强的反应活性，水解后容易自缩聚，在酸性体系中相对稳定;
2.偶联剂一般需要特別注意储存期的干燥和密封，否则容易发生水解缩合反应而失效;
3.马来酸酐改性之CPO对于水分敏感，在使用过程中应当尽量避免水分的影想而导致粘度上升，颜料返粗。
3-对于涂料基本物化性能的影响
1.硅烷偶联剂除了作为附着促进剂以外，还可提高涂层的抗老化性能、耐盐雾及耐水性等;
2.偶联剂通常还都被用来对颜料进行表面处理，增加润湿性，提高强度;
3.特殊改性的高分子聚酯除了能用来增进附着力，还可提高涂层柔韧性、耐冲击性等，但是添加量过高时，会影响涂层硬度;
4.马来酸酐改性的CPO能在一定程度上改善PP涂料的耐水性、耐汽油/酒精性，并可显著提高层间附着力，但是添加量过高时也会影响储存稳定性。
4-底材的表面处理
1.附着力促进剂不是万能的，针对底材进行适当的表面处理还是非常有效的，也是非常有必要的;
比如：脱脂，去污，打磨等。
5-结合其他原材料，优化涂料配方
1.针对客户最终的施工条件，性能要求，底材品种，选择适当的树脂、溶剂、颜料、润湿剂及其他表面活性剂，是涂料提供良好附着力的基础，附着力促进剂能够在此基础上起到事半功倍的效果，当然一定要选择合适的种类。
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