涂料对塑料粘附性的理论:
涂料的种类很多,选择塑料和涂料体系,必须保证选择的涂料体系对塑料有足够的附着力。要获得足够的附着力必须遵循一些基本原则:对底材要润湿;塑料边界层要有足够的内聚强度;避免塑料和涂料过渡层积累内应力等。
底材的润湿程度可通过测定涂料润湿塑料时的接触角来判定,接触角的大小可直接反映底材表面自由能的大小。接触角小,润湿性就好,表面能越低的底材越难润湿。为得到良好的润湿,常在涂料中加入有机硅偶联剂来降低液体涂料的表面张力。选择合适的涂料仅仅是获得良好附着力的前提条件,底材表面的自然特性对涂料在其表面的附着起主要作用,塑料底村的注塑条件对其表面影响很大,如注塑压力、温度、时间、注塑冷却速率等因素;塑料零件喷涂前所处的条件对附着力也有较大影响,例如温度、湿度、内应力以及表面光洁度。内应力可以在零件注塑过程或修剪过程中形成。涂料在喷涂及固化过程中,溶剂迁移或加热塑料使其松弛、收缩,可有效降低内应力。复合塑料底材的结晶度越高,涂料在其表面的附着力越小。
塑料涂装附着力的理论主要有:
a) Derjaguin提出的静电理论;
b) 吸收和机械咬合理论;
c) Xyutskii提出的扩散理论。
其中,扩散理论得到较多的承认,它认为涂层附着力的大小与涂料扩散到塑料底材内部能力的大小密切相关。涂料一旦渗透到塑料底材中,渗透物与塑料底材间存在的静电和机械咬合现象将明显增强二者之间的附着力。
提高附着力方面:
1. 涂料性质的改进
1) 降低粘度
涂料掺入底材表面的凹陷和空隙可提高漆膜在底材表面上的附着,因而降低涂料的粘度可以提高流动性和渗入性,从而提高附着。
2) 降低涂料的表面张力
表面张力低,则对底材的润湿好,良好的润湿是良好附着的前提,降低粘度也包含降低表面张力,因为溶剂的表面张力低于成膜聚合物的表面张力。
2. 底材的表面处理
涂料与底材的结合时两者互相作用的结果,所以底材的表面状态对漆膜的附着有同样重要的地位。底材表面处理是为了改善表面的状态,主要是提高湿润张力,形成适合于漆膜附着的表面。塑料制品的表面处理的方法很多,不同的塑料可采用不同的方法。和其他材料一样,在进行表面处理之前要对塑料表面进行清洗,包括消除静电、除去灰尘,用溶剂洗去油污和脱模剂以及打磨平整表面等。
3. 使用附着增进剂——偶联剂
偶联剂的作用是介入漆膜和底材之间,形成底材/偶联剂/漆膜两个界面,这两个界面均有较高的亲和性,甚至化学键,从而增进了附着。
硅烷类偶联剂对潮气非常敏感,故不宜用于水性涂料。它对硅酸盐底材有非常优良的附着增进效果,故常用于硅酸盐制品的表面处理。
聚烯烃类塑料润湿张力很低,表面上活性点很少,甚至没有活性点,因此漆膜对其附着很差,而施加各种表面处理后,活性小时很快而难以施工。因而大多以氯化聚烯烃(含氯量约30%)或其顺丁烯二酸酐的改性物的甲苯溶剂以薄涂层作为底材或漆膜间的附着增进过渡层。
归纳起来,涂料和塑料制品欲达到良好的附着必须满足如下的条件。
1) 涂料应具有良好的流变特性。施工时低粘度,流动性和流平性好、不流淌、不流挂。
2) 涂料的表面张力必须尽可能地小于塑料底材的表面张力。因此必须从涂料树脂、溶剂体系及底材三者综合进行考虑评价。
3) 涂料体系的溶解度参数调整到与底材接近并在允许的程度内溶解或溶胀底材,形成想混界面层,同时又不会导致成膜后产生收缩应力。
4) 涂料如能与底材表面发生化学键合,成强极性基团结合对于良好的附着最为理想。