水性涂料與施工基材之間的結(jié)合力(附著力)好壞可以理解為涂料與基材是否建立了良好的連接關(guān)系。技術(shù)人員通過各種方法去獲得水性涂料與基材之間的連接,包括在涂料配方中嘗試添加各種類型的附著力促進劑。但是在涂料未完全潤濕基材并形成固液界面的情況下,討論涂層與基材間的機械錨固、范德華力或化學(xué)鍵等附著力結(jié)合力因素都將變得不切實際涂料在線coatingol.com。“潤濕鋪展”是水性涂料與基材產(chǎn)生結(jié)合力的前提因素。
我們普遍認為相對粗糙的基材更有利于與涂層結(jié)合力的生成。理論上粗糙基材孔隙密布的表面相比平面基材擁有更大的外表面積,當(dāng)基材被涂料潤濕、空氣被排除后,兩者會產(chǎn)生更大的接觸面積,從而獲得良好的結(jié)合力。但是對于水性涂料來說,其40-50 達因的表面張力高于大部分常見基材,應(yīng)用中往往會因為無法潤濕基材而減少了水性涂料與基材的接觸面積,導(dǎo)致結(jié)合力(附著力)的不良。
水性涂料與基材接觸,其氣-固界面SG和氣-液界面SL 被液-固界面SG取代,涂料和基材開始建立連接關(guān)系;隨后涂層進入干燥固化階段,最后固化涂層與基材產(chǎn)生機械錨固或者是化學(xué)反應(yīng)。接觸角的形成與基材和涂層的表面張力相關(guān),角度大小直接關(guān)系到水性涂料對基材的潤濕鋪展程度,當(dāng)接觸角θ>90時,被認為不產(chǎn)生潤濕,而接觸角θ<90時,涂料可以快速鋪展并且滲透孔隙。理想的液固界面形成后,涂料與基材的接觸面積增加對于生成結(jié)合力必然具有促進作用。但是由于曲面壓差,完全潤濕僅可能在大孔徑孔隙中達成,而對于孔徑細小的孔隙,潤濕過程則變得相當(dāng)緩慢,并且往往在固化前無法完成潤濕。當(dāng)微小孔隙足夠密集時,未潤濕的基材表面與涂料之間形成一層微米級的空氣膜,空氣膜的存在阻礙了涂料與基材間的結(jié)合。為了解決這一問題,往往需要更大程度地改變基材的表面性質(zhì)或者從水性涂料配方上尋求解決方案,以達到快速潤濕鋪展。
水性涂料可以通過很多方法來解決其良好的潤濕問題。從乳液聚合就開始加入的表面活性劑,到涂料配方的助溶劑,都會對水性涂料的表面張力產(chǎn)生一定程度影響。但是對于毛細導(dǎo)管或者低表面張力基材來說,常見有效的方式是在水性涂料配方中加入合適的基材潤濕劑,促使水性涂料達到理想的潤濕鋪展,以便于結(jié)合力生成。常見的基材潤濕劑是小分子改性聚硅氧烷表面活性劑。聚硅氧烷擁有低于大部分基材的表面張力和疏水性,在聚硅氧烷中引入聚醚鏈節(jié)可以有效增強聚硅氧烷的水溶性,并且?guī)砀弑砻婊钚浴K酝苛蠎?yīng)用過程中基材潤濕劑傾向于在氣液界面形成定向吸附的單子膜,從而有效的降低水性涂料的表面張力,提升潤濕鋪展效率。