無(wú)錫不銹鋼板廠家無(wú)錫漢能不銹鋼2020年5月19日訊 通過(guò)對(duì)聚氨酯磁漆在不銹鋼面上附著力不良進(jìn)行原因分析，并通過(guò)提高涂膜的濕潤(rùn)效果，降低涂膜的表面張力、提高顏料的用量，降低涂膜的內(nèi)聚力，提高附著力促進(jìn)劑的量，降低低分子(增塑劑)物質(zhì)的量，降低涂料的熱膨脹系數(shù)等多種有效手段，改善聚氨酯涂膜在不銹鋼面上的附著力。
前 言
聚氨酯磁漆由短油醇酸樹脂制備的基料、助劑、顏料、有機(jī)溶劑等組成甲組分，乙組分為含甲苯二異氰酸酯的預(yù)聚物為固化劑，使用時(shí)按比例調(diào)制而成。聚氨酯磁漆硬度高、光澤好、干燥快、附著力好，具有保護(hù)功能好、裝飾性好、豐滿度好、有優(yōu)良的耐化學(xué)藥品性、耐酸、堿、鹽液等特性。
針對(duì)聚氨酯磁漆在不銹鋼基材上附著力不佳的問(wèn)題，本實(shí)驗(yàn)對(duì)聚氨酯磁漆進(jìn)行改進(jìn)，使產(chǎn)品有更大使用范圍。
影響涂膜附著力的因素：
涂膜的附著機(jī)理有兩種：機(jī)械附著和化學(xué)附著。機(jī)械附著力取決于基體的粗糙度和基體的材質(zhì)， 粗糙度過(guò)小附著力差，粗糙度過(guò)大涂膜容易開(kāi)裂，并且容易包裹氣體，后期有可能造成涂膜起泡等弊病。基體的材質(zhì)不同造成表面張力的大小不同，從而造成涂膜附著力的不同。
化學(xué)附著力指涂膜和基體之間的分界面涂膜和基材分子的相互吸引力，聚氨酯磁漆是含有2種或2種以上的官能團(tuán)相互反應(yīng)成膜。影響涂膜附著力的因素見(jiàn)圖1。
考查附著力時(shí)潤(rùn)濕性是必須的標(biāo)準(zhǔn)，只有當(dāng)?shù)撞暮屯苛线_(dá)到有效潤(rùn)濕時(shí)才起作用。表面的潤(rùn)濕可從熱力學(xué)角度描述，涂料在液態(tài)時(shí)的表面張力以及底材和固態(tài)涂膜的表面能是影響界面連接強(qiáng)度和附著力形成的重要參數(shù)。一般認(rèn)為，涂膜的附著性取決于成膜物質(zhì)中聚合物的極性基團(tuán)，如與基材表面的極性基團(tuán)之間的相互結(jié)合。為了結(jié)合得好，就必須要求聚合物具有一定的流動(dòng)性，讓聚合物分子更好地濕潤(rùn)基材表面，使聚合物的極性基團(tuán)接近被涂表面的極性基團(tuán)，當(dāng)兩者分子之間的距離變得非常小時(shí)(達(dá)到0.1 nm以內(nèi))，極性基團(tuán)之間由于范德華力或氫鍵的作用產(chǎn)生附著平衡。降低膜的厚度，縮小內(nèi)聚力，提高涂膜對(duì)物體的黏附強(qiáng)度。但是涂膜太薄容易導(dǎo)致涂料無(wú)法成膜或者無(wú)法起到保護(hù)作用。加入適量顏料，降低內(nèi)聚力，提高涂膜對(duì)物體的黏附強(qiáng)度，所以色漆比清漆附著力好。1.2 熱膨脹系數(shù)影響因?yàn)榕蛎浵禂?shù)的不同，任何物質(zhì)溫度不同，它們收縮和膨脹的程度都不一樣，所以當(dāng)涂料被涂在物體表面時(shí)，受熱脹冷縮的影響，涂料和基材的收縮或膨脹不同。因此，涂料在熱脹冷縮的過(guò)程中變化越小，涂膜的附著力越好。例如，環(huán)氧樹脂的熱膨脹系數(shù)較小，所以環(huán)氧樹脂附著力好。1.3 基體的影響基材表面噴砂和砂紙打磨或經(jīng)化學(xué)處理都能增加涂膜的附著力，這是由于表面變得粗糙不平，使有效的附著力面積增大。除掉表面的污物，獲得極性表面。因此表面處理得越徹底，附著力越好。但是，被處理過(guò)的表面必須即時(shí)應(yīng)用，不宜放置過(guò)久，否則影響涂膜的附著力。基材的材質(zhì)對(duì)附著力也有影響。2.1 潤(rùn)濕分散劑對(duì)附著力的影響涂膜的附著力產(chǎn)生于涂料與被涂基材表面極性基團(tuán)之間的相互引力，而這種極性基團(tuán)之間的相互引力的產(chǎn)生是以涂料對(duì)被涂基材表面的良好濕潤(rùn)為條件的。由于涂料對(duì)被涂基材表面的濕潤(rùn)狀況取決于涂料的表面張力，因此加入濕潤(rùn)分散劑BYK-P104S來(lái)降低涂料的表面張力，才能提高濕潤(rùn)效率，增強(qiáng)涂膜對(duì)基材表面的附著力。分散劑能夠降低液/固之間的界面張力，提高顏料在樹脂中的分散效率，良好的分散性可以使得涂膜表面更加平整。2.2 樹脂加入量對(duì)附著力的影響同類物質(zhì)分子之間的內(nèi)聚所引起的力，稱為內(nèi)聚力。涂層內(nèi)聚力越大，流平性和濕潤(rùn)性差，導(dǎo)致附著力越差。涂料在干燥固化成膜過(guò)程中，隨著溶劑的揮發(fā)、交聯(lián)反應(yīng)的程度增大，成膜物質(zhì)分子之間的內(nèi)聚力慢慢增加，涂膜產(chǎn)生收縮現(xiàn)象，最終導(dǎo)致涂膜附著力的降低。因此，我們通過(guò)DYS-637樹脂加入量的不同來(lái)改變涂膜內(nèi)聚力的方法來(lái)達(dá)到提高附著力的目的，常用的辦法有：往涂料中適當(dāng)增加顏料用量，降低涂膜內(nèi)聚力，改善涂膜在底材上的附著性（聚合物成膜有一定的收縮），在聚氨酯磁漆配方設(shè)計(jì)中，降低樹脂量，提高顏料質(zhì)量分?jǐn)?shù)，可提高涂膜的附著力。2.3 不同附著力促進(jìn)劑對(duì)附著力的影響涂料中的樹脂和助劑有低分子量的物質(zhì)(如硬脂酸鹽、增塑劑等)存在時(shí)，它們會(huì)在涂層和被涂物之間產(chǎn)生弱的界面層，影響涂料對(duì)基材的潤(rùn)濕性，降低附著力。選擇適合聚氨酯樹脂的附著力促進(jìn)劑，以增進(jìn)涂料對(duì)底材的附著能力。2.4 涂料的熱膨脹系數(shù)對(duì)附著力的影響涂膜與基材熱膨脹系數(shù)的差異，也影響著涂膜的附著性能，隨著溫度條件的變化，一切材料均會(huì)發(fā)生不同程度的體積收縮和膨脹。當(dāng)涂料涂布于基材表面時(shí)，由于熱脹冷縮的影響，涂料與被涂表面之間的黏結(jié)點(diǎn)將遭到不同程度的破壞。一般而言，涂膜的熱膨脹系數(shù)要明顯大于基材的熱膨脹系數(shù)，所以在溫度變動(dòng)時(shí)，涂膜的膨脹或收縮程度都比板材大，從而引起涂膜的相應(yīng)變形，產(chǎn)生皺紋、龜紋等，降低了涂膜的附著力。涂料的熱膨脹系數(shù)越小，涂膜的附著力越好，在配方中添加無(wú)機(jī)填料，降低涂料的熱膨脹系數(shù)。2.5 基材表面處理及粗糙度對(duì)附著力的影響基材表面處理及表面粗糙度的影響：基體表面經(jīng)過(guò)拋丸、噴砂、打磨等方式處理，以得到符合特定要求的表面粗糙度，增加有效附著面積，提高附著力。基材表面黏附水、灰塵、酸、堿等雜質(zhì)時(shí)，會(huì)引起涂膜與基材間弱界面層的出現(xiàn)，妨礙涂料對(duì)基材的潤(rùn)濕作用，減少極性點(diǎn)，導(dǎo)致涂膜附著力的下降。不銹鋼具有獨(dú)特的強(qiáng)度、較高的耐磨性、優(yōu)越的防腐性能及不易生銹等優(yōu)良特性。在不銹鋼表面處理時(shí)，處理方法的選擇以及對(duì)基材的表面粗糙度的改善程度，都會(huì)影響涂料層間附著力。基材表面不處理或者處理不干凈對(duì)涂膜附著力影響較大。2.6 施工工藝對(duì)附著力的影響施工工藝的影響：涂膜在烘干爐中因爐溫過(guò)高或者停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，輕則導(dǎo)致涂膜變色，重則導(dǎo)致涂膜變脆，附著力較差。合理的施工工藝和規(guī)范的操作順序?qū)ν磕さ男阅苡绊戄^大，所以，必須合理規(guī)范操作。通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析得到以下結(jié)論：(1)在聚氨酯磁漆配方設(shè)計(jì)中添加潤(rùn)濕分散劑，可提高涂膜附著力。(2)在聚氨酯磁漆配方設(shè)計(jì)中降低樹脂量、提高顏料質(zhì)量分?jǐn)?shù)，可提高涂膜附著力。(3)在聚氨酯磁漆配方中添加無(wú)機(jī)填料，人工老化性能無(wú)影響，可提高涂膜附著力。(4)在聚氨酯磁漆中加入蓖麻油增強(qiáng)了配套涂層間的附著力。
