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            UV涂層附著力形成的機理

            2024-01-06

              當不相似的兩種材料達到“緊密”接觸時,形成了新的界面。界面相互作用的性質決定了涂料和底材之間成鍵的強度,這種相互作用的程度基本由一相被另一相的潤濕性決定,使用液體涂料時,液相的流動性也有很大幫助,因此潤濕可被看作涂料和底材的密切接觸。

              為了保持涂層與底材的附著力,除了保證初步的潤濕外,在涂膜形成后的完全潤濕和固化后仍保持鍵合情況不變是很重要的,因此涂料對底材的潤濕是形成附著鍵的關鍵。

              1.潤濕性和表面能

              在考察附著力的過程中,涂膜潤濕性是必須的前提條件,附著機理只有當底材和涂料達到有效潤濕時才起作用。

              表面的潤濕可從熱力學角度描述,涂料在液態時的表面張力,以及底材和固態涂膜的表面能是影響界面連接強度和附著力形成的重要參數。

              均相液體表面的分子或原子的周圍環境與內部不同。

              在內部,分子被相同的分子所包圍,分子間的距離由把分子拉到一起的吸引力和阻止分子占據同一位置的排斥力的平衡決定;而界面上的分子各個方向受力不均勻,它們和表面以上的空氣相互作用,同時受表面以下分子的吸引。

              表面下的分子傾向于將表面分子向內拉,使表面分子數最小,因而表面積也最小,這種吸引提高了液體的表面張力,并可解釋液體以液滴形式存在,好象被一層彈性表皮覆蓋。而且表面分子間的距離比體相大,因而能量更高。

              把分子從內部移到表面需要做功,液體增加單位表面積導致的自由能的增加值定義為表面張力。

              2.界面熱力學

              液體涂料對固態表面的潤濕程度通過接觸角(θ)來測定,當θ=0,液體在表 面自由鋪展,稱為完全潤濕。當液相和固相分子的分子吸引大于類似的液體分子時, 發生完全潤濕。測定固體表面張力廣泛采用的辦法是測量接觸角。

              通過測定接觸角來計算表面自由 能的辦法多有爭議,該問題至今仍未解決,因為固體的表面自由能不能直接測定。近似的表觀接觸角可通過檢測設備供應商提供的各種接觸角儀測定。

              該法中滴一滴各種不同的液體在待測的表面上,并測定接觸角。表面性質測定的一種方法是臨界表 面張力γc,該法系通過測定一系列液體在表面上的接觸角,以接觸角的余弦對各種液體的 表面張力作圖,并外推至Cosθ=1(θ=0)。

              外推表面張力稱為表面的臨界表面張 力。例如根據上述程序,聚乙烯的臨界表面張力為31達因/厘米。

              當一液滴滴于該表 面上時,所有表面張力小于或等于該臨界表面張力的液體會自發鋪展。因此,如果涂膜表面張力超過31達因/厘米,不會潤濕聚乙烯表面,而很大一部分低張力的流平劑能迅速降低涂膜整體的表面張力,從而有利于鋪展的進行。

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