金屬腐蝕對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)造成很大的損失，據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，英、美以及日本等發(fā)達(dá)國(guó)家，每年由于金屬腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失占國(guó)民生產(chǎn)總值的2%~3%而我國(guó)金屬腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失占國(guó)民生產(chǎn)總值的比例還要高，達(dá)到3%~5%。這些損失還不包括腐蝕損壞的金屬設(shè)施的后期處理(搬運(yùn)、修復(fù)、銷毀等)所造成的人力、物力的損失。金屬防腐是一項(xiàng)利國(guó)利民的大事，近年來(lái)人們環(huán)保意識(shí)不斷增強(qiáng)，無(wú)毒、環(huán)保的粉末涂料迎來(lái)了發(fā)展機(jī)遇。據(jù)統(tǒng)計(jì)，粉末涂料產(chǎn)量自2012年至2017年期間，年均復(fù)合增長(zhǎng)率為9.7%,環(huán)氧粉末涂料在防腐領(lǐng)域特別是重防腐領(lǐng)域中占據(jù)著非常重要的地位。國(guó)外在20世紀(jì)60年代已經(jīng)實(shí)現(xiàn)防腐用環(huán)氧粉末涂料的工業(yè)化生產(chǎn)，我國(guó)發(fā)展較晚，直到20世紀(jì)90年代中期才進(jìn)人工業(yè)化生產(chǎn)階段，并且應(yīng)用于“西氣東輸”等重大工程,至今仍在服役。說(shuō)明環(huán)氧粉末涂料用于管道防腐的可靠性是有保障的。隨著科技不斷發(fā)展，環(huán)氧粉末涂料的質(zhì)量也在不斷提高。其中環(huán)氧涂層對(duì)基材的附著是一項(xiàng)非常重要的技術(shù)指標(biāo)，它的好壞直接影響著環(huán)氧涂層對(duì)基材的保護(hù)壽命。對(duì)于環(huán)氧粉末涂料的研究報(bào)道比較多，大多是從環(huán)氧樹(shù)脂和固化劑的角度進(jìn)行分析。本文重點(diǎn)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，結(jié)合工程應(yīng)用對(duì)環(huán)氧粉末涂料對(duì)基材附著力的影響因素進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和理論分析。

一、涂層對(duì)基材附著力的概念

附著力的實(shí)質(zhì)是一種界面作用力，包括涂層本身的內(nèi)聚力和涂膜與基材的粘結(jié)力以及形成涂膜后的內(nèi)應(yīng)力。這三者共同影響涂層對(duì)基材的附著力。涂層內(nèi)聚力是涂料自身的特性，與樹(shù)脂、固化劑等因素有關(guān)；粘結(jié)力是由涂層與基材的物理化學(xué)作用產(chǎn)生的；涂層所承受的應(yīng)力來(lái)自兩方面,一是外力導(dǎo)致的,二是成膜時(shí)產(chǎn)生的。所以，涂層對(duì)基材的附著力受多種因素的共同影響。

二、影響涂層與基材表面附著力的因素

2.1 基材表面處理對(duì)附著力的影響

基材表面處理對(duì)涂層附著力影響非常大，基材表面處理方法包括物理方法和化學(xué)方法。化學(xué)方法就是通過(guò)酸洗除銹然后再經(jīng)過(guò)打磨、磷化處理物理方法包括手工打磨除銹、噴砂或拋丸除銹、激光機(jī)除銹等。無(wú)論是物理方法還是化學(xué)方法，都需要涂層物質(zhì)與基材表面物質(zhì)之間近距離充分接觸才能實(shí)現(xiàn)。如果基材表面存在油漬、銹蝕等物質(zhì)就會(huì)阻礙涂層與基材表面的近距離接觸，所以在涂裝前必須對(duì)基材表面進(jìn)行除油除銹處理。另外，為了增加涂層與基材表面的接觸面積，對(duì)基材表面進(jìn)行噴砂或者拋丸處理，用以提高涂層對(duì)基材的附著力。在粉末涂料涂裝過(guò)程中.一般選擇噴砂或者拋丸的方法對(duì)基材表面進(jìn)行處理。噴砂或者拋丸后基材表面會(huì)形成一定深度和粗糙度的錨紋。錨紋的粗糙程度影響涂層對(duì)基材的附著情況。為了對(duì)比粗糙度(本文粗糙度是單位投影面積下的實(shí)際表面面積與投影面積的比值)對(duì)基材附著力的影響。本文用表面處理的粗糙程度不同的同一種材質(zhì)的基材進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，如圖1所示,其中圖1(A)和圖1(B)是粗糙度不同的同一材質(zhì)的碳鋼，圖1(B)的粗糙度明顯大于圖1(A)。然后在2個(gè)基材上分別噴涂相同的涂料，再在130℃條件下高溫水煮，水煮后的結(jié)果如圖1(C)和圖1(D)所示。

圖1(C)和圖1(D)的結(jié)果顯示，粗糙度低的基材的涂層水煮48h出現(xiàn)了明顯的水泡現(xiàn)象，而粗糙度高的水煮72h仍然沒(méi)有變化。

增加基材表面粗糙度實(shí)際上是在相同界面面積的條件下增加了涂層與基材的實(shí)際接觸面積，從而增加了涂層的表面能，使得涂層與基材的附著力得到提高。當(dāng)然基材的表面粗糙度也有一定的要求，并不是越高越好，而是既需要有一定的表面粗糙度，又需要較均勻的錨紋深度。

2.2 噴涂工藝的影響

2.2.1 噴涂溫度對(duì)涂層孔隙率的影響

涂層粘結(jié)面的孔隙率和斷面孔隙率對(duì)涂層附著力以及涂層的防腐蝕性能具有一定的影響。所以在涂裝過(guò)程中，盡量降低涂層孔隙率來(lái)提高涂層的性能?？紫堵室环矫婧屯苛系呐浞接嘘P(guān)，另一方面和噴涂溫度有關(guān)。為了解噴涂溫度對(duì)粘結(jié)面和斷面孔隙率的影響，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn):

選用同一種粉末涂料，分別在180℃、200℃和220℃3個(gè)溫度下進(jìn)行噴涂,然后在200℃下固化。在顯微鏡下觀察涂層斷面和粘結(jié)面的孔隙率情況，結(jié)果如圖2所示。

從圖2可以看出，隨著噴涂溫度的提高，涂層粘結(jié)面和斷面的孔隙率均呈上升趨勢(shì)，特別是粘結(jié)面的孔隙率更加明顯。

環(huán)氧樹(shù)脂與固化劑的固化反應(yīng)是一個(gè)放熱反應(yīng)，反應(yīng)速度隨著溫度升高而加快，同時(shí)釋放出大量熱，產(chǎn)生的氣體不能在短時(shí)間內(nèi)排出形成孔隙。所以在涂裝噴涂過(guò)程中，如果是利用基材余熱固化，涂層厚度不是很大的情況下，應(yīng)當(dāng)盡量選擇溫度略微低一些的工藝條件。如果有后期加熱固化，應(yīng)選擇溫度更低的噴涂工藝。

2.2.2 噴涂溫度對(duì)涂層附著力的影響

粉末涂料的涂裝過(guò)程是物理過(guò)程和化學(xué)過(guò)程并存的。在涂裝過(guò)程中，粉末涂料受熱在基材上熔融，同時(shí)又發(fā)生環(huán)氧樹(shù)脂的固化反應(yīng)過(guò)程。所謂噴涂溫度就是指粉末噴涂到基材上時(shí)，基材當(dāng)時(shí)的溫度。噴涂溫度低，樹(shù)脂熔融后的黏度高，膠化時(shí)間長(zhǎng)，固化反應(yīng)速度慢，與基材潤(rùn)濕時(shí)間長(zhǎng)，形成的涂層的內(nèi)聚力高；反之，噴涂溫度高，樹(shù)脂熔融黏度低,膠化時(shí)間短，固化反應(yīng)速度快，與基材潤(rùn)濕時(shí)間短，形成的涂層的內(nèi)聚力低。如果從涂層與基材充分潤(rùn)濕的角度考慮，黏度低的和潤(rùn)濕時(shí)間長(zhǎng)的潤(rùn)濕效果好，但是，低黏度和長(zhǎng)時(shí)間潤(rùn)濕在粉末涂料涂裝過(guò)程中是彼此矛盾的。因?yàn)楣袒磻?yīng)的速度與固化溫度是成正比的關(guān)系，噴涂溫度高了，熔融黏度低，但同時(shí)發(fā)生交聯(lián)固化的時(shí)間就會(huì)縮短，所以在噴涂過(guò)程中選擇一個(gè)相對(duì)合理的溫度是比較重要的。選用同一種粉末涂料，分別在180℃、200℃和220℃下進(jìn)行噴涂，然后在200℃下固化。然后將測(cè)試板放入95℃的水浴中水煮30d,測(cè)試其附著力（測(cè)試方法根據(jù)SY/T0315—2013附錄）。測(cè)試結(jié)果如圖3所示。從圖3的結(jié)果來(lái)看，200℃溫度下噴涂附著力效果最好。這是由于涂層與基材的粘結(jié)力、涂層內(nèi)聚力以及涂層在熱脹冷縮過(guò)程中產(chǎn)生的應(yīng)力共同作用的原因。噴涂溫度低，環(huán)氧樹(shù)脂固化得比較均勻，固化后涂層的內(nèi)聚力比較高，在水煮后涂層經(jīng)歷熱脹冷縮過(guò)程所產(chǎn)生的剪切應(yīng)力偏大，當(dāng)應(yīng)力大于涂層與基材的粘結(jié)力時(shí)，涂層就容易從基材上剝離下來(lái)。反之，提高噴涂溫度，環(huán)氧樹(shù)脂固化速度快，固化后涂層的內(nèi)聚力偏低，在水煮后涂層經(jīng)歷熱脹冷縮過(guò)程所產(chǎn)生的剪切應(yīng)力偏小，涂層就不容易從基材上剝離。同時(shí)，提高涂層的溫度能夠提高電子云的運(yùn)動(dòng),有利于基材與涂層形成共價(jià)鍵,從而提高涂層的附著力。但是，涂層孔隙率特別是粘結(jié)面的孔隙率會(huì)隨著噴涂溫度的升高而增大，孔隙率增大將影響涂層與基材的附著力，特別是對(duì)長(zhǎng)期水煮后涂層附著力的影響，所以當(dāng)溫度升高到一定程度，反而不利于附著力的提高。

2.3 涂料配方對(duì)附著力的影響

2.3.1 環(huán)氧樹(shù)脂對(duì)涂層附著力的影響

環(huán)氧樹(shù)脂分子中含有大量的活性基團(tuán)，特別是羧基中的活潑氫能夠與金屬基材表面的極性物質(zhì)形成共價(jià)鍵，使得涂層和基材形成很好的附著力。相對(duì)分子質(zhì)量低的環(huán)氧樹(shù)脂的輕基含量高，有利于提高涂層與金屬基材的附著力，但是固化后涂層的韌性偏低;反之，相對(duì)分子質(zhì)量高的環(huán)氧樹(shù)脂所含輕基含量低，形成的涂膜與基材的附著力偏低，但是涂層的韌性偏高。所以環(huán)氧樹(shù)脂種類的選擇在粉末涂料配方設(shè)計(jì)中是非常重要的。選用合適的相對(duì)分子質(zhì)量的環(huán)氧樹(shù)脂后，通過(guò)增加體系中的帶極性基團(tuán)的其他助劑也可以提高涂層的附著力。但是引入的極性基團(tuán)如果不能與環(huán)氧樹(shù)脂很好地結(jié)合也是起不到增加附著力的作用的。

2.3.2 填料種類及顆粒形狀的影響

粉末涂料中加入填料，不但可以提高涂層的硬度，而且由于填料的加入降低了涂層的內(nèi)應(yīng)力，因此能夠提高涂層對(duì)基材的附著力。在環(huán)氧樹(shù)脂和固化劑體系一定的前提下，填料的比例越高，涂層對(duì)基材的附著力越好。這就是為什么色漆的附著力要優(yōu)于清漆的原因。填料在粉末涂料配方中的占比一般為30%~40%,所以填料的種類對(duì)涂層性能有著很重要的影響。粉末涂料中常用的填料包括硅灰石、云母、硫酸鋇和硅微粉等。本文選用了不同種類的填料制備成粉末涂料，然后將粉末噴涂在測(cè)試板上，固化后對(duì)其水煮附著力進(jìn)行測(cè)試。圖4是涂層在95℃的純水中水煮30℃的結(jié)果。從圖4的結(jié)果顯示,硫酸鋇對(duì)制得的涂層附著力最差，硅灰石的效果最好，云母和硅微粉的效果接近。在顯微鏡下觀察以上4種填料的顆粒形狀，如圖5所示。

從圖5可以看出，硅灰石的顆粒形狀為針狀或棒狀，硫酸鋇的顆粒形狀為粒狀，云母的顆粒形狀為片狀,硅微粉的顆粒形狀介于片狀與粒狀之間。從這4種填料的形狀來(lái)看，針狀硅灰石對(duì)提高涂層附著力最好，這是因?yàn)獒槧罟杌沂诙逊e過(guò)程中容易形成相互交叉的立體結(jié)構(gòu)，與環(huán)氧樹(shù)脂在交聯(lián)固化過(guò)程中形成三維立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)相呼應(yīng)，能夠形成更加緊密的涂層。片狀云母和介于片狀與粒狀之間的硅微粉的附著力僅次于硅灰石，這是由于顆粒的片狀結(jié)構(gòu)在環(huán)氧樹(shù)脂熔融成液態(tài)過(guò)程中由于液體流動(dòng)。片狀結(jié)構(gòu)容易平鋪于涂層之中，形成鱗片狀態(tài)，阻止或者延緩水分子進(jìn)入涂層內(nèi)部，水分子如果滲透到基材與涂層的粘結(jié)面處，會(huì)不利于涂層在基材上的附著，所以阻止或延緩水分子進(jìn)入有利于提高涂層附著力。而硫酸鋇是顆粒狀，而且顆粒也比較均勻，在環(huán)氧涂層內(nèi)部堆積形成的孔隙比較多，從而不利于提高涂層與基材之間的附著力。

2.3.3 硅烷偶聯(lián)劑對(duì)附著力的影響

硅烷偶聯(lián)劑是一種雙親化合物，即分子兩端一端親有機(jī)物另一端親無(wú)機(jī)物，硅烷氧基對(duì)無(wú)機(jī)物具有反應(yīng)性，有機(jī)官能基對(duì)有機(jī)物具有反應(yīng)性或相容性。因此，當(dāng)硅烷偶聯(lián)劑介于無(wú)機(jī)和有機(jī)界面之間，可形成有機(jī)基體-硅烷偶聯(lián)劑-無(wú)機(jī)基體的結(jié)合層。使得無(wú)機(jī)填料與有機(jī)物結(jié)合緊密，提高涂層性能。一般用于環(huán)氧樹(shù)脂體系的硅烷偶聯(lián)劑為γ-(2,3-環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，國(guó)產(chǎn)的KH-560、美國(guó)邁圖的A-187和道康寧的Z-6040、日本信越的KBM-403都是該類偶聯(lián)劑。為了研究偶聯(lián)劑對(duì)涂層附著力的影響，分別用加入偶聯(lián)劑和未加入偶聯(lián)劑的粉末涂料噴涂樣板，然后將樣板放入95℃的熱水中水煮48h,用撬剝法測(cè)試涂層附著力、實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖6所示。

從圖6結(jié)果可以看出，沒(méi)有加入偶聯(lián)劑的1號(hào)涂層容易被剝離，而加入硅烷偶聯(lián)劑的2號(hào)涂層很難被剝離，說(shuō)明硅烷偶聯(lián)劑對(duì)涂層的附著力的改善效果是非常明顯的。

三、結(jié)語(yǔ)

(1)涂層對(duì)基材的附著力受各種因素的影響，包括對(duì)基材的預(yù)處理、涂裝工藝以及涂料配方等。

(2)基材預(yù)處理中，噴砂或者拋丸后的錨紋粗糙度應(yīng)該適當(dāng)粗糙一些。

(3)涂裝過(guò)程中選擇適合的噴涂溫度和固化溫度是提高涂層附著力的有利因素。

(4)在配方設(shè)計(jì)過(guò)程中，選擇合適的環(huán)氧樹(shù)脂、填料以及適當(dāng)?shù)闹鷦┦翘岣咄繉痈街Φ年P(guān)鍵因素。

四、夢(mèng)能服務(wù)與支持

1、免費(fèi)樣品

如果您對(duì)我公司的工業(yè)重防腐油漆產(chǎn)品有需要或者申請(qǐng)樣品試用，請(qǐng)與我們的客服人員取得聯(lián)系。400-878-0506

油漆樣品適用范圍：

用于新建項(xiàng)目：驗(yàn)證油漆配套的可行性、檢驗(yàn)附著力、效果圖與實(shí)際顏色的色差。

用于維修項(xiàng)目：驗(yàn)證與舊涂層的兼容性。

用于日常修補(bǔ)：提供少量樣品用于修補(bǔ)破損處。

申請(qǐng)用量：在1KG以內(nèi)免費(fèi)送貨上門(mén)。

2、免費(fèi)打樣

如果您想看到工業(yè)重防腐油漆在產(chǎn)品上的實(shí)際應(yīng)用、外觀、性能測(cè)試，請(qǐng)與我們客服人員聯(lián)系，將樣板寄往夢(mèng)能科技營(yíng)銷部，由專業(yè)噴涂人員為樣板提供油漆打樣。

3、服務(wù)團(tuán)隊(duì)

夢(mèng)能對(duì)技術(shù)服務(wù)團(tuán)隊(duì)始終進(jìn)行一系列的標(biāo)準(zhǔn)化管理，從專業(yè)培訓(xùn)到日常報(bào)告的管理都有一整套完善的體系。夢(mèng)能公司每年都會(huì)對(duì)技術(shù)服務(wù)人員進(jìn)行定期的技術(shù)培訓(xùn)和能力審計(jì)，以使每一位技術(shù)服務(wù)人員保持高水準(zhǔn)的專業(yè)素質(zhì)，每一位技術(shù)服務(wù)人員都配備先進(jìn)的涂裝檢驗(yàn)儀器，儀器設(shè)備均按規(guī)定的時(shí)間期限進(jìn)行定期校驗(yàn)，以保證每套儀器設(shè)備工作狀況良好。

4、購(gòu)買(mǎi)通道

零售：購(gòu)買(mǎi)50kg以內(nèi)，線上購(gòu)買(mǎi)，抖店直接下單購(gòu)買(mǎi)。

工廠業(yè)務(wù)：長(zhǎng)期合作、量大從優(yōu)、生產(chǎn)調(diào)試、質(zhì)量檢測(cè)、開(kāi)具13%專用發(fā)票

貿(mào)易、代理：提供代工業(yè)務(wù)支持，項(xiàng)目保護(hù)。

業(yè)主、總包、設(shè)計(jì)院：提供防腐方案設(shè)計(jì)、性能檢測(cè)、施工方案、現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)指導(dǎo)。

涂裝施工：提供解決方案、現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)指導(dǎo)。