涂料對塑料粘附性的理論:
涂料的種類很多,選擇塑料和涂料體系,必須保證選擇的涂料體系對塑料有足夠的附著力。要獲得足夠的附著力必須遵循一些基本原則:對底材要潤濕;塑料邊界層要有足夠的內聚強度;避免塑料和涂料過渡層積累內應力等。
底材的潤濕程度可通過測定涂料潤濕塑料時的接觸角來判定,接觸角的大小可直接反映底材表面自由能的大小。接觸角小,潤濕性就好,表面能越低的底材越難潤濕。為得到良好的潤濕,常在涂料中加入有機硅偶聯劑來降低液體涂料的表面張力。選擇合適的涂料僅僅是獲得良好附著力的前提條件,底材表面的自然特性對涂料在其表面的附著起主要作用,塑料底村的注塑條件對其表面影響很大,如注塑壓力、溫度、時間、注塑冷卻速率等因素;塑料零件噴涂前所處的條件對附著力也有較大影響,例如溫度、濕度、內應力以及表面光潔度。內應力可以在零件注塑過程或修剪過程中形成。涂料在噴涂及固化過程中,溶劑遷移或加熱塑料使其松弛、收縮,可有效降低內應力。復合塑料底材的結晶度越高,涂料在其表面的附著力越小。
塑料涂裝附著力的理論主要有:
a) Derjaguin提出的靜電理論;
b) 吸收和機械咬合理論;
c) Xyutskii提出的擴散理論。
其中,擴散理論得到較多的承認,它認為涂層附著力的大小與涂料擴散到塑料底材內部能力的大小密切相關。涂料一旦滲透到塑料底材中,滲透物與塑料底材間存在的靜電和機械咬合現象將明顯增強二者之間的附著力。
提高附著力方面:
1. 涂料性質的改進
1) 降低粘度
涂料摻入底材表面的凹陷和空隙可提高漆膜在底材表面上的附著,因而降低涂料的粘度可以提高流動性和滲入性,從而提高附著。
2) 降低涂料的表面張力
表面張力低,則對底材的潤濕好,良好的潤濕是良好附著的前提,降低粘度也包含降低表面張力,因為溶劑的表面張力低于成膜聚合物的表面張力。
2. 底材的表面處理
涂料與底材的結合時兩者互相作用的結果,所以底材的表面狀態對漆膜的附著有同樣重要的地位。底材表面處理是為了改善表面的狀態,主要是提高濕潤張力,形成適合于漆膜附著的表面。塑料制品的表面處理的方法很多,不同的塑料可采用不同的方法。和其他材料一樣,在進行表面處理之前要對塑料表面進行清洗,包括消除靜電、除去灰塵,用溶劑洗去油污和脫模劑以及打磨平整表面等。
3. 使用附著增進劑——偶聯劑
偶聯劑的作用是介入漆膜和底材之間,形成底材/偶聯劑/漆膜兩個界面,這兩個界面均有較高的親和性,甚至化學鍵,從而增進了附著。
硅烷類偶聯劑對潮氣非常敏感,故不宜用于水性涂料。它對硅酸鹽底材有非常優良的附著增進效果,故常用于硅酸鹽制品的表面處理。
聚烯烴類塑料潤濕張力很低,表面上活性點很少,甚至沒有活性點,因此漆膜對其附著很差,而施加各種表面處理后,活性小時很快而難以施工。因而大多以氯化聚烯烴(含氯量約30%)或其順丁烯二酸酐的改性物的甲苯溶劑以薄涂層作為底材或漆膜間的附著增進過渡層。
歸納起來,涂料和塑料制品欲達到良好的附著必須滿足如下的條件。
1) 涂料應具有良好的流變特性。施工時低粘度,流動性和流平性好、不流淌、不流掛。
2) 涂料的表面張力必須盡可能地小于塑料底材的表面張力。因此必須從涂料樹脂、溶劑體系及底材三者綜合進行考慮評價。
3) 涂料體系的溶解度參數調整到與底材接近并在允許的程度內溶解或溶脹底材,形成想混界面層,同時又不會導致成膜后產生收縮應力。
4) 涂料如能與底材表面發生化學鍵合,成強極性基團結合對于良好的附著最為理想。