塗膜與基材表面附著好壞是漆膜發揮保護功能的前提和保證,因此塗膜與基材表面的粘合力(即附著力)是塗膜較重要的基礎性能指标。塗膜與基材的以下幾種作用形式決定瞭漆膜與基材間的附著力。
(1)機械嵌合作用
任何物體的表面即使用肉眼看來十分光滑,但放大起來看還是十分粗糙、遍布溝壑的,有些表面還存在很多孔隙。塗裝時,塗料就滲入到這些小溝和孔隙中,固化後就像許多小鈎似地把塗料和被粘物連在一起。顯然這種機械鑲嵌作用将會起到很大的機械結合效果,破壞時一定要用較大的力才能把這些伸展的固化塗料從主體的縫隙中撕裂,所以能起到很好的粘合作用。例如,經過噴砂處理後的表面其附著力往往可比光滑的表面提高一倍。
(2)吸附作用
從分子水平上看,塗膜與基材表面間存在原子、分子之間的相互作用力,這些作用力包括主價力(化學鍵力)、次價力(氫鍵和範德華力)。雖然固體與固體之間達不到理想接觸,次價力作用體現不出,但固體表面由於範德華力的作用能夠吸附液體和氣體,這種作用稱爲物理吸附。物理吸附是塗料、膠粘劑和被粘物之間牢固結合的普遍性原因,其條件是液體一定要完全潤濕固體,這就是吸附理論。因此塗料在固化之前完全潤濕基材表面,才能有較好的附著力;吸附力的大小與分子的偶及矩、及化率等因素的大小成正比;高分子鏈含有及性基團,特别是帶有能形成H一鍵的基團(如氨基、羟基等)時,會有較強的附著力。通常認爲,分子間引力(氫鍵、範德華力)是附著力的主要來源,即使如此,其粘附力也遠比理論強度低得多,這是因爲在固化過程總是有缺點發生的,粘附強度不是決定於原子、分子作用力的總和,而是決定於局布的較弱的部位的作用力。
但需注意:吸附理論僅說明附著力産生的條件和原因,選擇成膜物時還須考慮塗膜内聚力的因素。
(3)化學鍵作用
塗料中的活 性基團與基材發生化學反應,産生化學鍵,如:酚醛樹脂可在較高溫度下與鋁、不鏽鋼等發生化學作用,矽酸鹽類無機塗料與鐵産生化學反應,産生矽酸鐵類化合物。化學鍵的作用力要較物理吸附作用強的多。偶聯劑的應用就是利用此機理來提高附著力的重要體現,偶聯劑分子一定要具有能與基材表面發生化學反應的基團,而另一端能與塗料反應.如:常用的矽烷偶聯劑。
(4)擴散作用
塗料中的成膜物爲聚合物鏈狀分子,如果基材也爲高分子材料,在一定條件下由於分子或鏈段的布朗運動,塗料中的分子和基材的分子可相互擴散,相互擴散的實質是在界面中互溶的過程,可導緻界面消失。高分子問的互溶首先要考慮熱力學的可能性,即要求兩者的溶解度參數相近,另一方面,還要考慮動力學的可能性,即兩者一定要在T,以上,有一定的自 由體積以使分子可互相滲入。因此塑料塗料的溶劑更好能使被塗塑料溶脹,提高溫度也是幫助擴散的一個方法。帶鏽塗料、修補塗料具有擴散作用是塗膜發揮其功能性的重要因素。
(5)靜電作用
當塗料與基材間的電子親合力不同時,便可互爲電子給體和受體,形成雙電層,産生靜電作用力。例如,當金屬和有 機漆膜接觸時,金屬對電子親合力低,容易失去電子,而有 機漆膜對電子親合力高,容易得到電子,故電子可從金屬移向漆膜,使界面産生接觸電勢,並形成雙電層産生靜電引力。
塗料在基材表面浸潤是上述作用能夠發揮的前提。