涂料化学—第10章 漆膜的力学性质与附着力分析
按施力方式分:以恒定外力长期持续的作用;以一定速度缓慢短期作用
的;突然的力冲击作用的;继续反复作用的。
10.1 无定形聚合物力学性质的特点
内力、应力
材料在外力作用下发生形变的同时,在其内部还会产生对抗 外力的附加内力,以使材料保持原状,当外力消除后,内力就会 使材料回复原状并自行逐步消除。当外力与内力达到平衡时,内 力与外力大小相等,方向相反。单位面积上的内力定义为应力。
(iii )粘性流动(ε3):
分子间无交联的线形高聚物,则会产生分子间的相对滑移, 它与时间成线性关系,外力除去后,粘性形变不能恢复,是不可 逆形变。 0 (t<t1) ε3
3=
t1 t2 t
0 t (t1 t t2 ) 3
粘性流动示意图
0 t 2 (t t 2 ) 3
3-----本体粘度
当聚合物受力时,这三种形变是同时发生的。
10.1 无定形聚合物力学性质的特点
线性聚合物的蠕变曲线
2+3 玻璃态 高弹态 粘流态
1
2 3 t2 t
1 蠕变量很小 1 + 2 1+2+3 存在永久形变
t1
1
( t ) 1 2 3 -t
(1 e ) t E1 E2 3
10.1 无定形聚合物力学性质的特点
不同温度下的应力松弛曲线 粘流态
t
玻璃态 高弹态
(1)如果 T>>Tg ,如常温下的橡胶,链段易运动,受到的内摩擦力很小, 内应力很快松弛掉了,甚至可以快到觉察不到。 (2)如果T<<Tg ,如常温下的塑料,虽然链段受到很大的应力,但由于 内摩擦力很大,应力松弛极慢,也不易觉察到。 (3)如果温度接近Tg(附近几十度),应力松弛可以较明显地被观察到, 如软PVC丝,用它来缚物,开始扎得很紧,后来就会慢慢变松,就 是应力松弛比较明显的例子。 (4)只有交联高聚物应力松弛不会减到零(因为不会产生分子间滑移), 而线形高聚物的应力松弛可减到零。
10.2 漆膜的强度
应力-应变曲线与聚合物的强度
10.2 漆膜的强度
应力-应变曲线的类型
10.2 漆膜的强度
漆膜的展性
用于卷钢,罐头等涂料在金属表面成膜后要经受加工成形时 的各种考验,要求漆膜在加工成形时,即使受到很大的形变,不 至断裂,也不至过分的减薄。
理想的情况是漆膜处于玻璃态,即处于脆折温度Tb以上和玻璃温 度Tg以下。此时漆膜在外力作用下有相当大的伸长(强迫高弹形变), 而且这种形变可保留下来,即漆膜有一定的展性,漆膜表现出硬和韧 的性质。因此选择涂料的成膜物时,不仅要注意其Tg而且要注意Tb, 通常将Tg和Tb之差除以Tg所得之值q作为展性高低的衡量。
10.2 漆膜的强度
影响聚合物材料强度的因素
10.2 漆膜的强度
影响聚合物材料强度的因素
如果材料中存在缺陷,受力时材料内部的应力平均分布 的状态将发生变化,使缺陷附近局部的应力急剧增加,远远 超过应力平均值,这种现象称为应力集中。缺陷包括裂纹、 空隙、缺口、银纹和杂质。
颜料分散过程不理想; 颜料体积浓度PVC超过CPVC; 溶剂挥发时产生的气泡; 成膜时体积的收缩导致的内应力引起的细小的银纹或 裂缝。
涂料化学
第十章
本章要求:
漆膜的力学性质与附着力
1、理解无定形聚合物力学性质的特点; 2、掌握漆膜的强度及影响强度的因素; 3、理解漆膜的附着力及其粘附理论; 4、了解影响漆膜实际附着力的因素。
本章重点:
无定形聚合物力学性质的特点;漆膜的强度及影响强度的 因素;漆膜的附着力及其粘附理论
本章难点:
一个理想的弹性体,受外力作用,平衡形变是瞬时的。与时 间无关(普弹形变),一个理想的粘流体。受外力作用,形变随时间 而变化。无定形聚合物材料介于两者之间,属粘弹性材料。 1.理想弹性固体:受到外力作用形变很小,符合=E1= / D1,
E1普弹模量, D1普弹柔量。
特点: 受外力作用平衡瞬时达到,除去外力应变立即恢复。 2.理想的粘性液体:符合牛顿流体的流动定律的流体,= 特点: 应力与切变速率呈线性关系,受外力时应变随时间线性 发展,除去外力应变不能恢复。
形变
材料在外力作用下,其几何形状和尺寸所发生的变化。
应变
在应力作用下,单位长度(面积、体积)所发生的形变来表征。
10.1 无定形聚合物力学性质的特点
弹性模量
引起单位应变所需要的应力。是材料刚硬度的一种表征。模 量的倒数称为柔量,是材料容易形变程度的一种表征,以 J表示。 模量的分类:按外力形式不同,如拉伸力,剪切力和静压力, 模量分别称为杨氏模量,剪切模量和体积模量。
10.1 无定形聚合物力学性质的特点
静态粘弹性
(2)应力松弛 应力松弛是指在恒定温度和形变保持不变的情况下,聚合物 内部的应力随时间增加而逐渐衰减的现象。
0e
t
σ0 起始应力 τ 松弛时间
应力松弛和蠕变是一个问题的两个方面,都反映了高聚物内 部分子的三种运动情况:当高聚物一开始被拉长时,其中分子处 于不平衡的构象,要逐渐过渡到平衡的构象,也就是链段要顺着 外力的方向来运动以减少或消除内部应力。
无定形聚合物力学性质的特点;漆膜的强度及其影响因素
第十章
漆膜的力学性质与附着力
作为保护层的涂料,经常受到各种力的作用,如摩擦、 冲击、拉伸等,因此要求该膜有必要的力学性能。 涂料也是一种聚合物材料,因此用已有的聚合物材料学 的知识来了解和总结漆膜力学性质是很有意义的。但是,涂 料和塑料、橡胶、纤维等典型的聚合物材料又有不同,漆膜 的性能是和底材密切联系的。
10.2 漆膜的强度
漆膜的耐磨性
涂料的耐磨性和漆料的磨擦系数、脆性、弹性有关。实验 结果证实,耐磨性和断裂功有密切关系,断裂功可以由应力- 应变曲线所包围的面积来衡量。
10.2 漆膜的强度
漆膜的耐冲击性
冲击强度:在高速冲击条件下的耐断裂性。 是否抗冲击? 依赖于聚合物膜将能量吸收和转化的情况 内耗:是将机械能转化为热的一种量度,也是抗冲击性的一种 重要量度。 内耗愈大,吸收冲击能量愈大。 聚合物在玻璃化温度转变区内耗有一峰值,这时玻璃态的抗 冲击强度趋于极大。一般认为玻璃化温度的高低和抗冲击性有密 切的关系。但要注意玻璃化温度并非衡量抗冲击性的可靠标准。
动态粘弹性
0 2 t
t
滞后现象来源于分子之间的内摩擦,链段运动越跟不上外力的 变化,克服摩擦做功转化为热能。这部分被转化为热能的能量 被称为力学损耗。 力学损耗越大,吸收冲击波的能力越大,将振动能转化为热能 的能力也越大。这一原理用于制造减弱震动,降低噪声的阻尼 涂料。
10.1 无定形聚合物力学性质的特点
2、模量与温度的关系
脆折温度Tb: “硬”玻璃态和“软”玻璃态的分界点。 低于Tb温度时,聚合物材料是脆性的; 高于Tb的玻璃态聚合物材料具有延展性或称韧性。可发生强迫 高弹形变。漆膜的使用最低温度应高于Tb。
10.1 无定形聚合物力学性质的特点
3、粘弹性与力学松弛
强度
在一定条件下,材料断裂前所能忍受的最大应力,称为强度, 常用单位Pa。
10.1 无定形聚合物力学性质的特点
2、模量与温度的关系
玻璃态:在T<Tg的低温下模量很高 (109帕斯卡数量级),这便是玻璃态 的聚合物的特征。 高弹态:当T>Tg时,模量急剧下 降。然后又到达一个平台(模量为 107帕斯卡数量级)这时材料模量较 低、容易变形.变成橡胶状具有弹 性,通常称为高弹态或橡胶态。 粘流态:当温度进一步升到足以使 分子间的相对运动速度与观察时间 相当时,便进入粘流态,即液态。
10.1 无定形聚合物力学性质的特点
(i)普弹形变(ε1):
高分子材料受到外力作用时,分子链内部键长和键角立刻发 生变化,形变量很小,外力除去后,普弹形变立刻完全恢复,与 时间无关。
1
0
E1
ε1
0 应力
E1 普弹形变模量
t1
t2
t
普弹形变示意图
10.1 无定形聚合物力学性质的特点
10.1 无定形聚合物力学性质的特点
动态粘弹性
在正弦或其它周期性变化的外力作用下,聚合物粘弹性的表现。 例如木器漆膜受到膨胀与收缩的反复作用。 在交变应力作用下,相应的形变也会有周期性变化。将两者并 不同步的变化记录下来可得两条波形相似但有位差的曲线 。 .1 无定形聚合物力学性质的特点
10.2 漆膜的强度
漆膜的展性
木器对涂料的要求是多方面的,但很重要的是其伸长与复原 性质,漆膜必须能随木器的吸水膨胀而伸长,又能随木器的干 燥收缩而复原。 如果漆膜处于Tg以上的高弹态,可有很高的伸长率,由于 形变发生在链段可以自由运动的情况下、撤除外力,特别是有 反向收缩作用时,形变易于恢复。另一方面,当木器膨胀引起 的漆膜形变被长期保持时,由于力学松弛,应力可逐渐减小。 木器的漆膜最好是处于高弹性,特别是Tg转变区附近,因 此一般木器漆膜的Tg应低于室温。
(ii )高弹形变(ε2):
是分子链通过链段运动逐渐伸展的过程,形变量比普弹形变 大得多,形变与时间成指数关系,外力除去高弹形变逐渐恢复。 0 (t<t1)
ε2
t1
t2
t
2=
0
E2
(1 e-t )(t1 t t2 )
E2-高弹模量
高弹形变示意图 0 (t→)
10.1 无定形聚合物力学性质的特点
10.1 无定形聚合物力学性质的特点
动态粘弹性
以应力~应变关系作图时,所得的曲线在施加几次交变应力后 就封闭成环,称为滞后环或滞后圈,此圈越大,力学损耗越大。 拉伸时:外力对体系所做的功,一 方面用来改变链段的构象(产生形变), 另一方面提供链段运动时克服内摩 拉伸曲线 擦阻力所需要的能量。 回缩时:体系对外所做的功,一方 面使伸展的分子链重新卷曲,另一 方面用以克服链段运动时的阻力。
附着力
2.界面热力学
液体涂料对固态表面的润湿程度通过接触角(θ)来测定,如图13。当θ=0,液体在表 面自由铺展,称为完全润湿。当液相和固相分子的分子吸引大于类似的液体分子时, 发生完全润湿。
3.接触角和临界表面张力
测定固体表面张力广泛采用的办法是测量接触角。通过测定接触角来计算表面自由能的办法多有争议,该问题至今仍未解决,因为固体的表面自由能不能直接测定。然 而本专题的用意并非讨论这些观点,作者旨在通过列举有争议的观点,为操作者提供可靠的指导,使读者在估计表面热力学参数时前进一步。
1.润湿性和表面能
考查附着力时润湿性是必须的标准。前所讨论的附着机理只有当底材和涂料达到有效润湿时才起作用。表面的润湿可从热力学角度描述,涂料在液态时的表面张力以及 底材和固态涂膜的表面能是影响界面连接强度和附着力形成的重要参数。
均相的固体或液体表面的分子或原子的周围环境与内部不同。在内部分子被相同的分子所包围,分子间的距离由把分子拉到一起的吸引力和阻止分子占据同一位置的排 斥力的平衡决定;而界面上的分子各个方向受力不均匀,它们和表面以上的空气相互作用,同时受表面以下分子的吸引。表面下的分子倾向于将表面分子向内拉,使表面 分子数最小,因而表面积也最小,这种吸引提高了液体的表面张力,并可解释液体以液 滴形式存在,好象被一层弹性表皮覆盖。而且表面分子间的距离比体相大,因而能量更高。把分子从内部移到表面需要做功,液体增加单位表面积导致的Helmholtz自由 能的增加值定义为表面张力。
当底材含有反应性羟基时,在适当的条件下也会和热固性聚氨酯涂料发生化学反应。
化学键合也完全可适用于解释环氧树脂涂料对纤维素底材的优异附着力。显然,正 如红外光谱所证实的,界面上环氧树脂的环氧基和纤维素的羟基发生反应,导致纤 维素上羟基伸缩振动峰3350cm-1和C-O的伸缩振动峰1100~1500cm-1的消失,同时环氧树脂的环氧基915cm-1峰和氧桥对称伸缩振动峰1160cm-1消失。
涂料的附着力与表面处理技术研究
涂料的附着力与表面处理技术研究在现代工业和日常生活中,涂料被广泛应用于各种材料的表面保护和装饰。
然而,要确保涂料能够有效地发挥其作用,关键在于其对被涂覆表面的附着力。
涂料的附着力不足可能导致涂层剥落、起泡、生锈等问题,严重影响涂层的性能和使用寿命。
因此,深入研究涂料的附着力以及相关的表面处理技术具有重要的现实意义。
一、涂料附着力的基本原理涂料附着力的形成涉及到多种物理和化学作用。
从物理角度来看,涂料能够渗透到被涂覆表面的微观孔隙和粗糙度中,形成机械嵌合,增加了涂料与表面的接触面积和摩擦力,从而有助于提高附着力。
从化学角度分析,涂料中的树脂和固化剂与被涂覆表面的化学成分发生反应,形成化学键合,如共价键、离子键等,这是实现强附着力的重要因素。
此外,表面能也是影响涂料附着力的一个关键因素。
一般来说,涂料的表面能应低于被涂覆表面的表面能,这样涂料才能在表面良好地润湿和铺展,进而提高附着力。
二、影响涂料附着力的因素1、被涂覆表面的性质被涂覆表面的清洁度、粗糙度、化学成分等都会对涂料附着力产生显著影响。
如果表面存在油污、灰尘、锈迹等污染物,会阻碍涂料与表面的直接接触,降低附着力。
粗糙度适中的表面有助于增加机械嵌合作用,但过于粗糙或过于光滑的表面都不利于附着力的提高。
表面的化学成分决定了其与涂料发生化学反应的可能性和强度。
2、涂料的性质涂料的组成成分、粘度、干燥速度等特性也会影响附着力。
优质的涂料应具有良好的润湿性、适当的粘度和固化性能,以确保能够与被涂覆表面充分结合。
3、施工环境和条件施工时的温度、湿度、通风情况等环境因素以及施工方法、涂装厚度等施工条件都会对涂料附着力产生影响。
例如,过高的温度和湿度可能导致涂料干燥不均匀或产生气泡,从而影响附着力。
三、表面处理技术的分类和作用1、机械处理机械处理包括喷砂、打磨、抛光等方法。
通过这些手段,可以去除被涂覆表面的氧化层、锈迹和污染物,增加表面粗糙度,为涂料提供良好的附着基础。
涂料的附着力及其影响因素研究
涂料的附着力及其影响因素研究在我们的日常生活和工业生产中,涂料扮演着重要的角色。
从家居装修中的墙面漆到汽车制造中的金属漆,从船舶防腐到电子产品的表面处理,涂料的应用无处不在。
而涂料能否牢固地附着在被涂覆的表面上,直接关系到其保护、装饰和功能效果的发挥。
因此,研究涂料的附着力及其影响因素具有重要的实际意义。
涂料附着力的基本概念涂料的附着力,简单来说,就是涂料与被涂覆表面之间的结合力。
这种结合力使得涂料能够在表面上持久地附着,不易脱落。
良好的附着力能够确保涂料在使用过程中保持完整,发挥其应有的作用。
影响涂料附着力的因素众多,大致可以分为涂料本身的性质、被涂覆表面的特性以及施工工艺等方面。
涂料本身的性质涂料的组成成分对附着力有着重要的影响。
树脂是涂料中的关键成分之一,它决定了涂料的成膜性能和与基材的结合能力。
不同类型的树脂具有不同的化学结构和官能团,从而影响其与基材的相互作用。
例如,环氧树脂具有良好的附着力,因为其分子结构中含有能与基材表面形成化学键的活性基团。
颜料和填料的种类和含量也会影响附着力。
颜料的分散性和与树脂的相容性会影响涂料的均匀性和结合力。
如果颜料分散不均匀或与树脂相容性差,可能会导致涂层出现缺陷,从而降低附着力。
涂料的粘度和干燥速度也不容忽视。
粘度太高,涂料难以均匀地覆盖在表面上,容易形成空隙和缺陷;粘度太低,又可能导致涂料过度流淌,影响涂层的厚度和均匀性。
干燥速度过快或过慢都会对附着力产生不利影响。
干燥过快可能会使涂料内部应力过大,导致涂层开裂;干燥过慢则可能会使涂料在干燥过程中受到外界污染,影响结合力。
被涂覆表面的特性被涂覆表面的清洁度是影响附着力的重要因素之一。
表面上的油污、灰尘、锈迹等污染物会阻碍涂料与基材的直接接触,降低结合力。
因此,在涂覆之前,必须对表面进行彻底的清洁处理。
表面的粗糙度也会对附着力产生影响。
适当的粗糙度可以增加涂料与表面的接触面积,提高机械嵌合作用,从而增强附着力。
附着力原理
涂料附着力基本原理分析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。
当涂料施工于底材上,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(树脂、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,而在非极性表面如聚乙烯上则较少。
表1:键的强度和键能强度/类型/能量(千卡/摩尔)/实例共价键主价力 15~170 绝大多数有机物氢键次价力 <12 水色散力次价力<10 绝大多数分子偶极力次价力 <5 极性有机物诱导力次价力<0.5 非极性有机物涂料附着的确切机理人们尚未完全了解。
不过,使两个物体连接到一起的力可能由于底材和涂料通过涂料扩散生成机械连接、静电吸引或化学键合。
根据底材表面和所用涂料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涂料施工于含有孔、洞、裂隙或空穴的底材上时,涂料能够渗透进去。
在这种情况下,涂料的作用很象木材拼合时的钉子,起机械锚定作用。
当底材有凹槽并填满固化的涂料时,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,涂料确实可渗透到复杂“隧道”形状的凹槽或裂纹中,在固化硬化时,可提供机械附着。
各种涂料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。
磷酸锌或铁与涂料具有较大的接触面积,因而能提高附着和耐蚀性。
涂料附着力基本原理
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。
当涂料施工于底材上,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(树脂、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,而在非极性表面如聚乙烯上则较少。
表1:键的强度和键能强度类型能量(千卡/摩尔) 实例共价键主价力15~170 绝大多数有机物氢键次价力<12 水色散力次价力<10 绝大多数分子偶极力次价力<5 极性有机物诱导力次价力<0.5 非极性有机物涂料附着的确切机理人们尚未完全了解。
不过,使两个物体连接到一起的力可能由于底材和涂料通过涂料扩散生成机械连接、静电吸引或化学键合。
根据底材表面和所用涂料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涂料施工于含有孔、洞、裂隙或空穴的底材上时,涂料能够渗透进去。
在这种情况下,涂料的作用很象木材拼合时的钉子,起机械锚定作用。
当底材有凹槽并填满固化的涂料时,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,涂料确实可渗透到复杂“隧道”形状的凹槽或裂纹中,在固化硬化时,可提供机械附着。
各种涂料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。
磷酸锌或铁与涂料具有较大的接触面积,因而能提高附着和耐蚀性。
表面的粗糙程度影响涂料和底材的界面面积。
最新2.漆膜的形成及有关的基本性质(第十章第2讲)
应变产生的根本原因是:材料发生应变时,其分子 间和分子内的原子间的相对位置和距离发生了变化。
2020/10/4
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(2)应力
材料在外力作用下发生形变时,在其内部还会产 生对抗外力的附加内力,以使材料保持原状,当外力 消除后,内力就会使材料回复原状并自行逐步消除。 当外力与内力达到平衡时,内力与外力大小相等,方 向相反。单位面积上的内力定义为应力。
2.漆膜的形成及有关的基本性质 (第十章第2讲)
----涂料形成的涂膜具有哪些性能和特点?
对于一个涂料来说,由于其用途不同,其 涂膜要求有不同的性能。如防腐涂料,要求漆膜 耐光照、耐腐蚀、耐温差等;阻燃涂料,要求耐 高温、不燃烧、隔热等;隐身涂料,要求能够吸 收雷达电波,并能很好地散热等;抗静电涂料, 要求具有较好的导电性能,能够很好地释放和消 除静电荷等。
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由此可见,弹性模量是衡量聚合物材料的一个重 要参数。
----聚合物的力学性能有哪些特点?
聚合物的弹性模量除了与其组成和结构密切相关 外,还与温度密切相关,即在不同的温度条件下聚合 物表现出不同力学状态。
一.模量与温度的关系(特点之一) 无定型聚合物在不同的温度下,分别呈现三种不
应力:单位面积上的回复内力。
2020/10/4
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材料受力方式不同,发生形变的方式亦不同,材 料受力方式主要有以下三种基本类型:
(A)简单拉伸(drawing):
F
简单拉伸示意图
l
Dl F
A0
F
F
(B)简单剪切(shearing)
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简单剪切示意图
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(C)均匀压缩(pressurizing)
影响水性涂料漆膜附着力的因素与漆膜附着机理
影响水性涂料漆膜附着力的因素与漆膜附着机理附着力, 涂料, 机理, 配方, 漆膜正确掌握水性涂料漆膜附着力是水性漆配方的基础。
本文摘自清华大学材料系博士,华润涂料水性涂料高级研发主管陈小文的论文“影响水性玻璃涂料漆膜附着力的因素与漆膜附着机理”。
文章探讨了涂料配方、涂装施工工艺与漆膜养护环境等因素对漆膜附着力的影响,并从漆膜的附着类型与附着性、漆膜与被涂表面的极性、漆膜的内聚力与热膨胀系数、漆液对基材的润湿性等方面,分析了漆膜附着的内在机理。
此文着重的是水性玻璃漆,但其中对漆膜附着机理的讨论对其他水性漆,包括水性木器漆,水性塑胶漆和水性金属漆的配方都有很好的借鉴性。
漆膜在基材上的附着类型与附着性漆膜在基材上的附着分为机械附着和化学附着2种类型。
机械附着取决于被涂板材的性质(粗糙度,多孔性)以及所形成的漆膜强度;化学附着是指漆膜和板材界面处漆膜分子和板材分子的相互吸引力,它取决于漆膜和板材的理化性质。
2种类型相比,通常认为化学附着的说法更切合实际,是最主要的漆膜附着类型。
考察漆膜对被涂物体表面的附着性,需要关注3个方面的问题:1.液态成膜物质对板材的润湿程度;2.基材表面上定向吸附层的形成;3.成膜物与基材界面形成双电子层。
漆膜的附着性取决于成膜物质中聚合物(或分子量更低的预聚物)的极性基,如-OH、-COOH,与被涂物表面的极性基之间的相互结合。
为了使这种极性基良好结合,要求聚合物分子具有一定的流动性,让聚合物分子更好地湿润基材表面,使聚合物的极性基接近于被涂表面的极性基;当两者分子之间的距离变得非常小时(达到1A以内),极性基之间由于范德华力、化学亲和力、氢键等内聚力的综合作用达到附着平衡。
漆膜与被涂表面的极性从分子结构、分子的极性及分子相互作用力的观点来看,漆膜的附着力产生于涂料中聚合物分子的极性基定向,及其与被涂物表面极性分子的极性基之间的相互吸引力。
只有两者之间极性基相适应,才能得到附着力好的漆膜;反之,极性好的涂料涂在非极性的板材上,或者非极性涂料涂在极性的板材上,都不会得到附着力良好的漆膜。
油漆附着力
油漆附着力简介油漆附着力是指涂覆物(例如油漆、涂料等)与基材(例如金属、木材、混凝土等)之间的结合力。
良好的附着力是油漆涂层能够牢固地附着在基材表面,不易剥落、脱落的重要特性。
油漆附着力的强弱直接影响着涂层的寿命、耐候性和维护周期。
本文将介绍油漆附着力的意义、影响因素以及提高油漆附着力的方法。
油漆附着力的意义油漆附着力对于涂覆物的性能至关重要。
良好的附着力可以确保涂层在使用中不易剥落、脱落,从而保护基材不受外界环境的侵蚀。
良好的附着力还可以提高涂层的耐磨性和耐候性,延长涂层的使用寿命。
因此,对于油漆应用于建筑、汽车、航空航天等领域而言,保证油漆附着力至关重要。
影响油漆附着力的因素以下是几个主要影响油漆附着力的因素:1. 基材表面处理基材的表面处理对于油漆附着力至关重要。
准备基材表面是确保油漆附着力的第一步。
常见的表面处理方法包括清洁、砂光、脱脂等。
除此之外,还可以采用化学处理方法,例如使用酸洗剂或碱性溶液对基材进行处理,以获得更好的附着力。
2. 涂料本身的质量涂料的质量直接决定了油漆附着力的强弱。
优质的涂料具有较高的附着力,能够更好地与基材结合。
因此,在选择涂料时,应选择质量好、经过测试认证的产品。
3. 涂层的厚度涂层的厚度对于油漆附着力也有一定的影响。
过薄的涂层容易造成附着力不强,而过厚的涂层在干燥固化时容易出现开裂、脱落等问题。
因此,在施工过程中要注意涂层的均匀性和适当的厚度。
4. 施工技术与条件施工技术和施工条件也会对油漆附着力产生影响。
在施工过程中,如何正确地搅拌涂料、控制涂层的温度和湿度等,都会影响油漆附着力。
因此,在施工前要对施工技术和施工条件进行充分的了解和准备。
提高油漆附着力的方法以下是几种常用的提高油漆附着力的方法:1. 表面处理对基材进行适当的表面处理是提高油漆附着力的关键。
在清洁基材表面的同时,可以采用砂光、脱脂等方法,增加表面的粗糙度和附着力。
此外,化学处理方法也可以采用,例如使用酸洗剂或碱性溶液对基材进行处理。
漆膜的附着力
漆膜的附着力1、漆膜与被涂表面的极性适应性1)漆膜的附着力产生于涂料中聚合物的分子极性基定向与被涂表面极性分子的极性基之间的相互吸引力。
2)附着力随成膜物极性增大而增强,在成膜物质中加入极性物质附着力增大。
3)漆膜被涂表面任何一方极性基减少,影响附着力。
A、被涂面存在污物、油脂、灰尘等降低极性。
B、漆膜中极性点减少,降低附着力。
C、聚合物分子内的极性基自行结合,造成极性点减少。
2、漆膜附着力与内聚力的相互关系1)降低涂层厚度,缩小内聚力。
2)涂料中加入适当颜料,降低内聚力。
3)漆膜干燥过程中,溶济挥发交联产生,漆膜收缩引起附着力降低。
A、被涂面存在污物、油脂、灰尘等降低极性。
B、漆膜中极性点减少,降低附着力。
C、聚合物分子内的极性基自行结合,造成极性点减少。
3、表面张力与湿润现象对涂层附着力的影响1)降低表面张力,提高湿润效率,增加附着力。
2)通过涂料的流动来湿润表面,涂料湿润不好界面接触就小,附着力就稍差,反之,则附着力增强。
3)溶剂对树脂的溶解能力差,湿润性差,附着力差。
4)涂料中低分子量物质或助剂,如:硬脂酸盐,增塑剂等在涂层和被涂物的界面形成弱界面层,减少极性,降低附着力。
5)被涂基面水、灰尘、酸、碱等杂质造成弱界面层,降低附着力。
4、膨胀系数对漆膜附着力的影响,涂料热胀系数越小,附着力越好。
5、被涂面处理对附着力的影响1)粗糙不平的表面,有效附着面积增大。
2)除掉表面污物,获得极性表面,应及时使用不宜过久。
3)被涂基面的材质对附着力的影响。
注:聚合物的极性基团,如--OH、--COOH聚合物的极性基接近被涂表面的极性基,两者之间的距离显得非常小时(达到1A0以内)极性基之间由于范德华力或氢键的作用产生附着平衡。
(二)由其它原因(非附着力原因)造成的剥落1、漆膜的透气性1)漆膜的透气性差不能及时排解由于基材本身向外挥发的力,则在漆膜与基材的结合点产生矛盾,引起漆膜鼓泡、剥落。
2)混凝土有湿气传递的特性,水蒸气可溶解部分可溶性盐、碱等物质,通过它的多孔结构向外挥发。
漆膜性能
用途:通过划圆轨迹法测定漆膜附 着力性能试验 技术特征:以圆滚线划痕范围内的 漆膜完整程度,按七个等级评价漆 膜对底材粘结的牢固
漆膜附着力试验仪
(2) 硬度
硬度是材料的一种机械性质,是材料抵抗其 它物质刻画、碰撞或压入其表面的能力。
漆膜硬度并非越高越好,过硬的漆 膜柔韧性差,容易脆裂,抗冲击强 度低也影响附着力。
2、影响实际附着力的因素
(1)涂料粘度的影响 涂料粘度低,易流入凹处和孔隙中,可得到较高机械力。 烘漆比气干漆附着力好,强度高。 (2)基材表面的润湿情况 金属表面必须经过表面预处理,才易润湿。 对低表面能的基材,如塑料表面要进行电火花处理或用氧 化剂处理,提高其表面能。
(3)表面粗糙度
表面粗糙度↑,机械力↑有利于表面润湿和附着。 (4)内应力的影响 漆膜内应力的来源: 一是涂料固化时体积收缩引起; 二是漆膜与基材的热膨胀系数不同,温度变化时产生热 应力。 缩聚体积收缩最严重,如不饱和聚酯固化收缩达10% 烯类单体或低聚物发生加聚反应收缩较大; 环氧树脂开环聚合收缩率最小,吸附力最高。常用作底漆。
(6)耐温变性
也称耐冷热温差变化性能,是指漆膜能经受温
度突变的性能,即能抵抗高温与低温异常变化。
耐温变性差的漆膜就有可能开裂损坏。 耐温变性测定方法:将涂漆干透的样板连续 放入高温(40℃)恒温恒湿箱与低温(-20 ℃ ) 冰箱,观察漆膜的变化,以不发生损坏变化的周
期次数表示。
(7)耐冲击性
指涂于基材上的涂膜在经受高速率的重 力作用下可能发生变形但漆膜不出现开裂 以及从基材上脱落的能力。
(11)漆膜粉化率测定仪
用途:测定漆膜受紫外线、水汽、氧等作用引起粉化地程度。 试验技术特征:漆膜与相纸光面结合,经施加规定的均匀负荷 后,取出相纸,观察相纸印痕并与标准粉化率等级样板比较, 评定漆膜粉化率地等级
