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漆膜附着力的测定方法及其影响因素
2006年8月22日 9:43  来源:热固性树脂网  作者:王能友  

    漆膜或墨膜附着力是指漆膜或墨膜与被附着物体表面之间,通过物理和化学作用相互黏结的能力。如果从实用角度来说,附着力当指漆膜或墨膜从印物上被除掉所需要的力,这个力是漆膜或墨膜与基采相互结合的黏结力。漆膜或墨膜的附着力是考核漆膜或墨膜性能好坏的重要指标之一,只有漆膜或墨膜具有一定的附着力,才能很好地附着在基采体的表面上,才会发挥漆或油墨所具有的附着性和保护作用,达到应用漆或油墨的目的。

一、漆膜或墨膜的附着机理

漆膜或墨膜的附着机理有两种:机械附着和化学附着。机械附着力取决于基采的性质(粗糙度、多孔度)以及所形成的漆膜或墨膜强度。化学附着力指漆膜或墨膜和基采之间的分界面漆膜或墨膜分子和基采分子的相互吸引力,取决于漆膜或墨膜和基采的物理、化学性质。

人们在解释漆膜或墨膜附着机理时,一般认为化学附着的说法比较切合实际。在化学附着的内聚力之中,包括静电力、范德华吸引力、氢键的作用力和化学亲合力。这些力决定了漆或油墨对基采体表面的附着性:

1 . 液态成膜物质对物体的润湿程度;

2 . 固体表面上定向吸附层的形成;

3 . 漆膜或墨膜形成过程中在成膜物与固体表面的边界上引起的双电子层。

因此,在研究漆膜或墨膜的附着力时,确定漆膜或墨膜从物体上撕掉的类

型是十分重要的,大致可分为以下三种类型。

(1)黏附型:指漆膜或墨膜完全从表面脱落。

(2)内聚型:漆膜或墨膜裂开或起层,附着力大于内聚力。

(3)混合型:漆膜或墨膜从表面上部分地脱落,即漆膜或墨膜本身部分地裂开,附着力接近内聚力。

一般认为,漆膜或墨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) 的极性基团如- O H ,或者- C O O H 与基采表面的极性基之间的相互结合,为了使这种极性基相互结合得好,就必须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采表面,使聚合物的极性基接近被印表面的极性基,当两者分子之间的距离变得非常小时(达到1 A 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、漆膜或墨膜的测定方法

我们采用两种漆膜或墨膜附着力测定方法:一种是使漆膜或墨膜从印物表面上分离时所需之力的直接测定方法,另一种是漆膜或墨膜在其他性能测定时的间接测定方法。

1 . 直接附着力测定方法

(1)扭开法(剥离试验方法)

(2)拉开法

(3)超声振荡试验法

(4)超离心附着力测定法

(5)B、B 迭里亚巾附着力测定法

(6)附着力仪测试法

2 . 间接附着力测定法

(1)在压力机上测定漆膜或墨膜的附着力

(2)测定漆膜或墨膜的弯曲强度与弹性的方法

(3)刀割法测定漆膜或墨膜的附着力

 

三、影响漆膜或墨膜附着力的因素

1 . 漆膜或墨膜与被印表面的极性适应性

从分子结构、分子的极性及分子间相互作用力等方面的研究。得知漆膜或墨膜的附着力产生于漆或油墨中聚合物的分子极性基定向与被印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会得到附着力较好的漆膜或墨膜。否则的话,极性漆或油墨印在非极性的物体上,或者非极性漆或油墨印在极性的物体上都不会得到附着力好的漆膜或墨膜。例如,将过氯乙烯漆在金属板材上,附着力也差。环氧树脂漆在乙烯塑料板上,附着力也差。由此可见,想要得到好的附着力必须选择与漆或油墨极性相应的物体。

2 . 漆膜或墨膜与被印表面的黏附

程度将随成膜物极性增大而增强。因此在成膜物质中加入各种极性物质时, 将会使附着力增大。

3. 金属板面存在污物、油脂、灰尘等降低了金属表面的极性,引起附着力降低。

4 . 漆膜或墨膜与基采表面任何一方的极性基减少是影响漆膜或墨膜附着力的一个原因。

5 . 漆膜或墨膜中极性点减少也会降低附着力,例如氨基漆烘干成膜时,醇酸树脂的- O H 与氨基树脂中的- C H 2O H 进一步交联而不断被消耗,造成附着极性点的不断减少。这就是氨基醇酸漆烘干后,附着力降低的一个原因。因此该漆烘干时间越长,漆膜附着力下降得越多。

此外,聚合物分子内的极性基自行结合也会造成极性点的减少,降低附着力。例如环氧树脂对金属的附着力,主要是靠环氧树脂与金属间形成的氢键连接,但- O H 以适当的距离分散着,相互之间吸引困难,极性基没有减少。漆膜对金属表面产生良好的附着力不仅取决于极性,而且也取决于分子的移动性。

对于高分子化合物中的大分子,移动困难,把它们的溶液涂在金属表面上,由于大分子的定向作用较差,极性基就不容易起吸附作用,这就是硝基漆、过氯乙烯漆附着力低的主要原因。相反,在金属表面上印较低的分子量的成膜物质,则低分子的极性基就容易吸附在金

属表面上,得到较好的附着力。正如采用植物油制成的可溶性酚醛树脂漆附着力好一样。

在成膜物质-颜料-物体表面系统中,颜料与物体表面没有直接接触的可能性,这是由于成膜物质分子的极性基不仅能在物体表面上定向,而且也能在颜料颗粒的表面上定向,所以分子的非极性部分不能使颜料与物体表面接触。

 

四、漆膜或墨膜的附着力与内聚力的相互关系

同类物质分子之间的内聚所引起的力,称之为内聚力,印层内聚力越大,附着力越差。反之,附着力越好。因此,可以采取降低内聚力来达到提高附着力的目的。

1 . 降低膜的厚度,缩小内聚力,提高漆膜或墨膜对物体的黏附强度。

2 . 中加入适量颜料,降低内聚力,提高漆膜或墨膜对物体的黏附强度,所以色漆或色膜墨比清墨附着力好。漆或油墨在干燥过程中随着溶剂的挥发,交联的产生,会使漆膜或墨膜产生收缩现象,引起附着力的降低。

3 . 表面张力与湿润现象对印层附着力的影响。

(1 )漆膜或墨膜的附着力产生于漆或油墨与基采质表面极性基的相互吸引力,而这种极性基的相互吸引力取决于漆或油墨对基采体表面的湿润能力,这种漆或油墨对基采质表面的湿润能力又取决于表面张力。因此,降低表面张力才能提高湿润效率,增加漆膜或墨膜对物质表面的附着力。

(2 )漆或油墨在应用中必须呈很好的流动态,即使粉末漆或油墨也必须达到流动态。通过漆或油墨的流动来湿润被印表面,达到附着的目的。一般认为漆或油墨湿润得不好,界面接触就小,附着力就差。反之,漆或油墨湿润得好,界面接触就大,附着力就好。

(3 )溶剂对树脂的溶解能力差,往往使聚合物形成卷曲结构,对物体润湿性差,引起漆膜或墨膜附着力降低。

(4 )漆或油墨中有低分子量的物质或者助剂(如硬脂酸盐、增塑剂等)的存在,它们会在印层和基采的界面间形成弱的界面层,减少极性,降低附着力。

另外,物质表面也往往不是纯净的,常常有水、灰尘、酸、碱等杂质存在,这些都会造成弱的界面层,降低附着力。

4 . 热膨胀系数对漆膜或墨膜附着力的影响

任何物质受温度变化的影响,它们收缩和膨胀的程度都不一样(因为膨胀系数不同),所以当漆或油墨被印在物体表面时,受热胀冷缩的影响,使漆或油墨与被印表面之间的黏结点遭到不同程度的破坏。因此,漆或油墨的热膨胀系数越小,印膜的附着力越好。例如,环氧树脂热膨胀系数比其它树脂小,所以环氧树脂附着力好。一般认为,漆膜或墨膜的膨胀系数明显地大于印物的相应系数,所以在温度变动时,漆膜或墨膜的膨胀或收缩程度都比较大,引起漆膜或墨膜的相应变形,产生皱纹、龟裂纹等,从而降低了漆膜或墨膜的附着力。

5 . 基采的表面处理对漆膜或墨膜附着力的影响

(1 )基采表面喷砂和砂布打磨都能增加漆膜或墨膜的附着力,这是由于表面变得粗糙不平,使有效的附着力面积增大。

(2 )除掉表面的污物,获得极性表面。因此表面处理得越彻底,附着力越好。但是,被处理过的表面必须即时应用,不宜放置过久,否则影响漆膜或墨膜的附着力。

(3 )基材的材质对附着力也有影响。

 
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