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關于涂料的附著力基本原理理論分析

作者：建筑鋼結構網    
時間：2011-03-07 13:27:45 [收藏]
    當不相似的兩種材料達到“緊密”接觸時,在空氣中的兩個自由表面消失,形成新的界面。界面相互作用的性質決定了涂料和底材之間成鍵的強度,這種相互作用的程度基本由一...
    關鍵詞：理論 分析 原理 基本
        當不相似的兩種材料達到“緊密”接觸時,在空氣中的兩個自由表面消失,形成新的界面。界面相互作用的性質決定了涂料和底材之間成鍵的強度,這種相互作用的程度基本由一相被另一相的潤濕性決定,使用液體涂料時,液相的流動性也有很大幫助,因此潤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，除了保證初步的潤濕外,在涂膜形成后的完全潤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)化學交聯反應,或

        (c)溶劑和稀釋劑的揮發

        (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環氧、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料在干燥時也有交聯能力。因此涂料對底材的潤濕是形成附著鍵的關鍵。

        1.潤濕性和表面能

        考查附著力時潤濕性是必須的標準。前所討論的附著機理只有當底材和涂料達到有效潤濕時才起作用。表面的潤濕可從熱力學角度描述,涂料在液態時的表面張力以及底材和固態涂膜的表面能是影響界面連接強度和附著力形成的重要參數。

        均相的固體或液體表面的分子或原子的周圍環境與內部不同。在內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同一位置的排斥力的平衡決定;而界面上的分子各個方向受力不均勻,它們和表面以上的空氣相互作用,同時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拉,使表面分子數最小,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。把分子從內部移到表面需要做功,液體增加單位表面積導致的Helmholtz自由能的增加值定義為表面張力。

        2.界面熱力學

        液體涂料對固態表面的潤濕程度通過接觸角(θ)來測定,如圖13。當θ=0,液體在表面自由鋪展,稱為完全潤濕。當液相和固相分子的分子吸引大于類似的液體分子時,發生完全潤濕。

        3.接觸角和臨界表面張力

        測定固體表面張力廣泛采用的辦法是測量接觸角。通過測定接觸角來計算表面自由能的辦法多有爭議,該問題至今仍未解決,因為固體的表面自由能不能直接測定。然而本專題的用意并非討論這些觀點,作者旨在通過列舉有爭議的觀點,為操作者提供可靠的指導,使讀者在估計表面熱力學參數時前進一步。
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