1前言

涂料的作用是保護(hù)和裝飾物體表面，涂料發(fā)揮作用的前提是涂膜能夠牢固地粘結(jié)在被涂物表面,因此附著力是考核涂膜性能的主要指標(biāo)。

丙烯酸樹脂涂料，已經(jīng)發(fā)展成為類型最多、綜合性能最全的-類涂料品種。丙烯酸樹脂具有干燥時(shí)間短、柔韌性好、抗沖擊性好、色淺、優(yōu)良的保光保色性和戶外耐候性，但附著力不強(qiáng)，這在一-定程度上限制了它的應(yīng)用。

本文對影響熱塑性丙烯酸樹脂快干涂料附著力的因素作了初步的探討。從改性樹脂、不同類型的溶劑、增塑劑的用量、涂膜厚度幾個(gè)方面對附著力的影響進(jìn)行研究。

2實(shí)驗(yàn)部分

2.1原料

丙烯酸樹脂PM381，華奧實(shí)業(yè)發(fā)展公司；環(huán)氧樹脂E-44，江蘇三木集團(tuán)；鄰苯二甲酸二丁酯，北京化工廠；二甲苯、乙醇、乙酸乙酯，阿托茲精細(xì)化工有限公司；有機(jī)膨潤土、滑石粉、輕質(zhì)碳酸鈣，天津VAS實(shí)驗(yàn)供應(yīng)有限公司，以上產(chǎn)品均為AR級；附著力促進(jìn)樹脂EP2325，德國Degussa公司。

2.2涂料基本配方(見表1)

表1涂料基本配方

將涂料按國標(biāo)GB1727-79在馬口鐵片上制得涂膜，GB1720-79測定涂膜的附著力。

3結(jié)果與討論

3.1改性樹脂對附著力的影響

由于丙烯酸樹脂的多樣性，其結(jié)構(gòu)和分子量及基團(tuán)相應(yīng)有所不同，對附著力的影響也各不相同。試驗(yàn)中選取丙烯酸樹脂PM381 為主要成膜物。分別采用物理共混法，加入E-44和EP2325對PM381丙烯酸樹脂涂料的附著力進(jìn)行改性，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2改性樹脂類型、用量和涂膜附著力的關(guān)系

注：涂膜厚度30mm。

從表2的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，EP2325和E-44都能提高丙烯酸樹脂的附著力。在含量較低時(shí)(5.6%)，兩種改性樹脂都可將附著力從3級提高到2級；但是在較大含量時(shí)(14.1%)，E-44能將附著力提高到1級，而EP2325不能進(jìn)一步提高附著力。

從附著機(jī)理講，附著力主要由以下四種作用產(chǎn)生：吸附作用、化學(xué)鍵結(jié)合、擴(kuò)散作用、靜電作用，其中，以化學(xué)鍵結(jié)合的作用最強(qiáng)。環(huán)氧樹脂分子中所含有的醚基和羥基都是強(qiáng)極性基團(tuán)，環(huán)氧樹脂的-OH以適當(dāng)?shù)木嚯x分散著，其間有雙酚核分子內(nèi)-OH互相吸引較困難，有效附著的極性多。這些基團(tuán)可以使E-44與基材，特別是金屬表面之間產(chǎn)生很強(qiáng)的粘接力，另外，其分子結(jié)構(gòu)致密，具有很強(qiáng)的內(nèi)聚力，內(nèi)應(yīng)力小，不易開裂。在用E-44改性時(shí)能有效地調(diào)節(jié)涂膜內(nèi)部結(jié)構(gòu)，改善涂膜的內(nèi)應(yīng)力，減少涂膜與金屬底材間的剝離，從而提高附著力。

附著力促進(jìn)樹脂EP2325是一種專用聚酯樹脂，羥值約為16(mg KOH/g)。由于含有強(qiáng)極性的羥基，這些基團(tuán)可以使EP2325與基材，特別是金屬表面之間產(chǎn)生很強(qiáng)的粘接力，所以也能提高樹脂的附著力(從3級提高到2級)。但是它的羥基含量小于B-44 (等效羥值約為47mg KOH/g)，因此在加入量增加時(shí)(14.1%)，E-44樹脂能夠?qū)⒏街μ岣叩?級，但是EP2325樹脂不能進(jìn)一步提高附著力。

因此，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看，在對于附著力要求較高的情況下(如1級)，采用E-44比采用EP2325的改性效果好。

3.2溶劑對涂膜附著力的影響

一般認(rèn)為溶劑只在涂料配制時(shí)起作用,在涂膜形成后，溶劑就揮發(fā)掉了，不會(huì)影響到涂膜的性質(zhì)。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，溶劑的揮發(fā)性、粘度、溶解性等性能對涂膜的附著力也有很大的影響。

常用的溶劑類型有：脂肪烴類、芳香烴類、氯化物類、醚類、酯類、酮類、醇類。在這里分別選取芳香烴類、酯類和醇類中有代表性的二甲苯、乙酸乙酯和乙醇作為溶劑。所選溶劑性質(zhì)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3溶劑性質(zhì)與涂膜附著力的關(guān)系

從表3的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，以乙酸乙酯為溶劑時(shí)，涂料的附著力比乙醇和二甲苯為溶劑時(shí)差。從揮發(fā)性角度講，乙酸乙酯是強(qiáng)揮發(fā)性物質(zhì)，揮發(fā)速度約是二甲苯的5.2倍，是乙醇的2.4倍，其迅速揮發(fā)導(dǎo)致漆液體系適應(yīng)由溶劑揮發(fā)導(dǎo)致的空缺變得困難，因此只能固定著不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，涂膜內(nèi)應(yīng)力很大，測得的附著力較差。從溶解度參數(shù)講，PM381樹脂的溶解度參數(shù)為9.0左右，與二甲苯和乙醇的溶解度參數(shù)值相差不大，而與乙酸乙酯的溶解度參數(shù)相差很大。溶解度參數(shù)決定聚合物在溶劑中的溶解性，溶解性好，樹脂能很好地分散在溶劑中從而形成均勻的涂膜；溶解性不好，樹脂不能均勻地分散在涂料中,形成的涂膜內(nèi)部不穩(wěn)定、應(yīng)力很大，測得的附著力較差。所以在選擇快干涂料的溶劑時(shí)，要選用揮發(fā)速度適中、溶解度參數(shù)與樹脂接近的溶劑。

3.3涂膜厚度對附著力的影響

在實(shí)際應(yīng)用中，不同用途的涂膜要求厚度不一樣。同為建筑涂料,如果是外部裝飾涂料,則需要較厚的涂層；如果是作為文物的防腐保護(hù)，則只需要很薄的一層膜。不同厚度的涂膜，附著力表現(xiàn)的也不同。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4涂膜厚度和附著力的關(guān)系

從表4的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，隨著涂膜厚度的增加，附著力降低。這是因?yàn)樵谕磕ず穸仍龃笠院?，由于溶劑揮發(fā)造成的涂膜在垂直底材方向上的收縮經(jīng)過累積而增強(qiáng)，使涂膜與底材間的作用力削弱，另外，測試時(shí)涂膜內(nèi)部的受力部位變大，豎直方向上任何一個(gè)部位因?yàn)閼?yīng)力被破壞，都會(huì)影響到該部位的完整程度，因此更容易產(chǎn)生外觀上的不完整，使所得的附著力差。所以，在保證涂膜使用性能的前提下，涂膜盡量薄對附著力有利。

3.4增塑劑對涂膜附著力的影響

增塑劑一般是小分子化合物，與聚合物有很好的相容性，可以充實(shí)于相鄰大分子的鏈段之間，增大間距，減弱其相互間作用力，消除內(nèi)應(yīng)力，從而減少脆裂斷折的趨勢，一定程度上有效地增加了附著力。試驗(yàn)中以常用的鄰苯二甲酸二丁酯為增塑劑其結(jié)果見表5。

表5增塑劑用量與涂膜附著力的關(guān)系

從表5的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，在一定范圍內(nèi)增加增塑劑的用量能有效地增強(qiáng)附著力。這是因?yàn)猷彵蕉姿岫□ゼ尤牒?，能對PM381 樹脂分子中的主要支鏈如-CH3、-COOC(CH3)和-COOCH3等起到阻隔的作用，減小了聚合物分子間的作用，另外，增塑劑小分子能夠在聚合物適應(yīng)收縮空缺困難時(shí)，通過擴(kuò)散作用來緩解空缺，從而減小涂膜的內(nèi)應(yīng)力，一定程度上增加了附著力。當(dāng)增塑劑的用量超過一定程度時(shí)，涂膜的性能就發(fā)生不良的變化，如硬度下降、發(fā)粘、干燥延遲等，涂膜的綜合性能降低，因此增塑劑用量要控制在一定的范圍內(nèi)；實(shí)驗(yàn)證明增塑劑的用量為4.2%時(shí)，涂膜的綜合性能最好。

4結(jié)論

(1)E-44和EP2325都能提高涂膜的附著力，EP2325的羥值小于E-44的羥值，在對于附著力要求較高的情況下(如1級)，采用E-44比采用EP2325的改性效果好；

(2)當(dāng)溶劑從熱塑性涂層上揮發(fā)時(shí)，聚合物通過松馳來適應(yīng)這種空缺，這樣便產(chǎn)生了收縮， 涂料在鋼性底板上成膜而無法收縮時(shí)便產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。溶劑的揮發(fā)速度和溶解度參數(shù)都會(huì)影響涂膜的內(nèi)應(yīng)力。在選擇溶劑時(shí)，要選用揮發(fā)速度適中、溶解度參數(shù)與樹脂接近的溶劑，這樣能得到較好的附著力； 

(3)在保證涂膜使用性能的基礎(chǔ)上，涂膜薄對附著力有利；

(4)增塑劑鄰苯二甲酸二丁酯加入后能對PM381樹脂分子中的主要支鏈如-CH3，-COOC(CH3)3和-COOCH3等起到阻隔的作用，減小了聚合物分子間的作用，另外，增塑劑小分子能夠在聚合物適應(yīng)收縮空缺困難時(shí)，通過擴(kuò)散作用來緩解空缺，從而減小涂膜的內(nèi)應(yīng)力，一定程度上增加了附著力。但是當(dāng)增塑劑的用量超過一定程度時(shí)，涂膜性能就發(fā)生不良的變化；實(shí)驗(yàn)證明，增塑劑用量為4.2% 時(shí)，涂膜綜合性能最好。