單組分丙烯酸工業(yè)涂料，無論是以金屬、木器、塑料或者玻璃，還是以其他材料作為基材，都要求涂層在固化及成膜之后與基材形成足夠且持久的相互作用，以確保在使用周期內(nèi)維持良好的性能，即涂料的附著性能。在不同的應(yīng)用場景下，會(huì)額外要求一些特殊條件下的附著性能，如處于高低溫、高濕度、泡水等環(huán)境。本文將簡要介紹在水環(huán)境下的附著性能，即濕附著性能。

附著力測試

附著力的測試通常有：

1、劃格測試（ASTM D3359, ISO 2409）

2、耐刮測試（ASTM D2197）

3、拉拔測試（ASTM D4541, ISO 4624）

其中，劃格測試較為簡便常用，即涂層在規(guī)定固化時(shí)間后進(jìn)行劃格處理，進(jìn)而用膠帶粘貼移除，通過移除面積判斷附著性能。在此基礎(chǔ)上，若涂層在固化成膜后先進(jìn)行規(guī)定時(shí)間的泡水或者表面水接觸等處理，擦去水分后進(jìn)行的附著力測試，即為濕附著測試。

一、濕附著性能的影響因素

1、濕附著性能首先是基于干附著性能之上的，涂層與基材之間存在各種相互作用，這些作用結(jié)合在一起決定了最終的附著力，其中包括：

機(jī)械結(jié)合力

基材的表面不可能是絕對光滑的，有些材料如木材、水泥、紙張等甚至是粗糙多孔的。涂料滲入固化后就將漆膜與基材連結(jié)在一起，因此，基材的前處理對附著力有著直接影響。

吸附作用

漆膜與基材間存在著最廣泛的分子間作用力，一般認(rèn)為作用強(qiáng)度小于10 kJ/mol，當(dāng)分子間距離達(dá)到1nm以內(nèi)即可產(chǎn)生這種相互作用。這種強(qiáng)度已遠(yuǎn)超實(shí)際附著所需，然而固體之間遠(yuǎn)難實(shí)現(xiàn)這種理想貼合。涂料在液態(tài)下的涂附則能促進(jìn)這一貼合，這就要求液體能夠完全潤濕基材表面，這樣在固化后才能產(chǎn)生較高的附著力。通常認(rèn)為，涂料的表面張力需低于基材表面能10 mN/m以上才可以實(shí)現(xiàn)較好的潤濕。因此，配方里的潤濕劑通過有效降低涂料的表面張力，進(jìn)而影響最終的附著力，而基材的表面能則可以通過表面處理進(jìn)行調(diào)節(jié)。金屬基材一般表面能較高，在幾百mN/m范圍，但實(shí)際使用中因表面氧化物及污染物，這個(gè)數(shù)值會(huì)大大降低。塑料基材表面能大都在50 mN/m以下，且無孔隙、低極性或非極性、疏水，一般較難附著。作為參照，一般水性丙烯酸涂料的表面張力在42-47 mN/m之間。

化學(xué)鍵結(jié)合

化學(xué)鍵包括氫鍵的強(qiáng)度要比上述分子間作用力大得多，氫鍵一般低于50 kJ/mol，化學(xué)鍵則在幾百kJ/mol的水平。因此，若涂料聚合物上帶有氨基、羥基和羧基時(shí)，則易于和基材形成氫鍵。然而氫鍵容易被水分子破壞，因此限制了其對濕附著性能的提升。常用的附著力促進(jìn)劑，如硅烷偶聯(lián)劑等，大都是通過形成化學(xué)鍵來提高附著力，但是要求涂料聚合物和基材具有特定的活性基團(tuán)。

2、針對濕附著性能，除了包括上述影響干附著性能的因素外，還需考慮一些其他因素：

內(nèi)應(yīng)力的影響

涂層在固化過程中會(huì)因溶劑揮發(fā)或者化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生收縮應(yīng)力，在接觸水之后又會(huì)因溶脹產(chǎn)生反方向的擴(kuò)張應(yīng)力，而在水分揮發(fā)后又回復(fù)到收縮應(yīng)力。內(nèi)應(yīng)力與附著力之間是相互抗衡的，若內(nèi)應(yīng)力過大則漆膜會(huì)損壞或剝離。本質(zhì)上若漆膜具有較好的粘彈性，即漆膜聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度在合適區(qū)間內(nèi)時(shí)，內(nèi)應(yīng)力較小或者可以松弛釋放。通過后期加入顏料、減少溶劑等方法也可以降低內(nèi)應(yīng)力。

滲透壓作用

在與水的接觸下，漆膜聚合物或多或少都會(huì)有水汽滲入，這樣漆膜與基材接觸界面的缺陷處會(huì)形成“水洼”，在溶解了一些水溶性物質(zhì)后產(chǎn)生滲透壓，與附著力以及漆膜聚合物的模量之間抗衡，若滲透壓過大則起泡直至剝離。因此，減少涂料配方中的水溶性物質(zhì)有利于降低滲透壓的影響。

三、結(jié)語

工業(yè)涂料附著力的影響因素非常復(fù)雜且互相作用，而濕附著因?yàn)樗囊敫訌?fù)雜，需要綜合考慮從基材、涂料到加工工藝等各方面的影響，從而開發(fā)出適合特定領(lǐng)域的產(chǎn)品。

四、夢能服務(wù)與支持

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