粉末涂料附着力的探讨

张华东、赵怡丽

河南省化工研究所

导读：

介绍了粉末涂料成膜过程、附着机理，系统地探讨了影响附着力的因素，以及如何检测附着力与现在存在的困难。

1

前言

粉末涂料行业是现代涂料工业中的重要组成部分，从普通的热固性粉末涂料和热塑性粉末涂料，到专用功能型粉末涂料、重防腐粉末涂料、铝型材专用粉末涂料等，与人们的日常生活及高新科学技术息息相关。

附着力是粉末涂料机械性能中的基本性能，但遗憾的是自从引进粉末涂料30多年来，这一理论还没有得到合理的科学解释。

笔者结合自身的经验，以及在一些实验的基础上，对粉末涂料附着力作了一些尝试性论述，以供商榷。

2

粉末涂料成膜及附着机理

粉末涂料一般在粉末状态下经静电涂装至工件上，经过聚集、流平、固化三个过程后固化成膜。粉末涂料涂膜的附着机理分为机械附着和化学附着。

机械附着力取决于底材的性质（如粗糙度、多空性）以及所形成的涂膜强度；化学附着力指涂膜和底材之间界面的作用力，包括静电的力、范德华吸引力、氢键及化学结合力，这些决定了涂膜对被涂物体表面的附着性。

3

附着力

3.1 附着力涵义

目前，国内外化学家还没有对附着力下一个确切的定义，一般在大多数情况下，认为分开涂膜涂层与底材两个相互粘连的界面所需要做的功，暂且称为涂层的附着力。

涂层与底材之间的界面，理想状态下，底材光滑平整，那么将底材和涂层联系在一起的作用力是单位几何面积上的界面吸力，实际底材都是具有微小尺寸的粗糙表面。

所以涂层与底材表面之间的实际接触面积远远大于其几何面积，由于表面粗糙度存在于微观甚至亚微观尺度，此种情形类似于液体渗入毛细管，故可以引入如下的方程式：

式中：L ——渗透值，cm;

r ——进入毛细管的半径，cm;

t ——时间，s；

γ——表面张力，mNm - 1；

η——粘度，Pa·s；

θ——接触角。

需要说明的是涂层的表面张力高，渗透速率Lt-1就较大，毛细管的半径是底材的变量，非涂层的变量。

特别关注的一个变量是粘度，从微观和亚微观尺度，裂纹和小空，涂膜涂层中的一部分颜填料与聚合物颗粒都至少比一些表面不规则尺寸要大，因此临界粘度是涂层连续（外）相的粘度，而不是涂料的总体粘度。

外相的粘度越低，渗透得越快，粉末涂料成膜过程是一个粘度从高到低再到高的过程，如图1 所示。

把粉末涂料涂覆到被涂物上面，经过加热烘烤，粉末开始熔融，并将粉末粒子之间的空气排出，熔融....