环氧粉末涂层对金属基材附着力的影响因素

郝朋、闫林森、东继莲

摘要：

环氧粉末涂料具有附着力好、耐腐蚀性强、耐温性能好等优点，在金属防腐特别是重防腐领域应用非常广泛。在环氧粉末涂层的诸多性能中，涂层对基材的附着力是非常重要的一项技术指标，也是满足其他性能的基础，附着力的好坏直接影响着涂层对基材的保护寿命。本文主要从喷涂温度、基材表面处理的表面粗糙度以及粉末涂料原材料等方面讨论了环氧涂层对金属基材表面附着力的影响因素。研究表明：喷涂温度提高有利于涂层附着力的提高，表面粗糙度提高且锚纹深度相对均匀有利于涂层附着力的提高，填料以及助剂的种类对附着力具有一定的影响。

前言

金属腐蚀对国民经济造成很大的损失，据统计结果显示，英、美以及日本等发达国家，每年由于金属腐蚀造成的经济损失占国民生产总值的2%~3%，而我国金属腐蚀造成的经济损失占国民生产总值的比例还要高，达到3%~5%。这些损失还不包括腐蚀损坏的金属设施的后期处理(搬运、修复、销毁等)所造成的人力、物力的损失。金属防腐是一项利国利民的大事，近年来人们环保意识不断增强，无毒、环保的粉末涂料迎来了发展机遇。据统计，粉末涂料产量自2012年至2017年期间，年均复合增长率为9.7%。环氧粉末涂料在防腐领域特别是重防腐领域中占据着非常重要的地位。国外在20世纪60年代已经实现防腐用环氧粉末涂料的工业化生产，我国发展较晚，直到20世纪90年代中期才进人工业化生产阶段，并且应用于“西气东输”等重大工程,至今仍在服役。说明环氧粉末涂料用于管道防腐的可靠性是有保障的。

随着科技不断发展，环氧粉末涂料的质量也在不断提高。其中环氧涂层对基材的附着是一项非常重要的技术指标，它的好坏直接影响着环氧涂层对基材的保护寿命。对于环氧粉末涂料的研究报道比较多，大多是从环氧树脂和固化剂的角度进行分析。本文重点以实验为基础，结合工程应用对环氧粉末涂料对基材附着力的影响因素进行了实验验证和理论分析。

涂层对基材附着力的概念 

附着力的实质是一种界面作用力，包括涂层本身的内聚力和涂膜与基材的粘结力以及形成涂膜后的内应力。这三者共同影响涂层对基材的附着力。涂层内聚力是涂料自身的特性，与树脂、固化剂等因素有关；粘结力是由涂层与基材的物理化学作用产生的；涂层所承受的应力来自两方面,一是外力导致的,二是成膜时产生的。所以，涂层对基材的附着力受多种因素的共同影响。

影响涂层与基材表面附着力的因素 

2.1 材表面处理对附着力的影响

基材表面处理对涂层附着力影响非常大，基材表面处理方法包括物理方法和化学方法。化学方法就是通过酸洗除锈然后再经过打磨、磷化处理。物理方法包括手工打磨除锈、喷砂或抛丸除锈、激光机除锈等。无论是物理方法还是化学方法，都需要涂层物质与基材表面物质之间近距离充分接触才能实现。如果基材表面存在油渍、锈蚀等物质就会阻碍涂层与基材表面的近距离接触，所以在涂装前必须对基材表面进行除油除锈处理。另外，为了增加涂层与基材表面的接触面积，对基材表面进行喷砂或者抛丸处理，用以提高涂层对基材的附着力。

在粉末涂料涂装过程中，一般选择喷砂或者抛丸的方法对基材表面进行处理。喷砂或者抛丸后基材表面会形成一定深度和粗糙度的锚纹。锚纹的粗糙程度影响涂层对基材的附着情况。为了对比粗糙度(本文粗糙度是单位投影面....