【建筑涂料】建立連接化學接枝提高涂層對表面的附著力
弗以塔克·古托夫斯基(Voytek Gutowski),盛麗(Sheng Li),布萊爾庫埃伊斯(Blair Kuys),康菲利珀(Con Filippou),李拉塞爾(Lee Russell)
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Voytek Gutowski CSIRO
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郵箱:[email protected]
木塑復合材料(WPCs)越來越廣泛地應用于建筑外用材料領域。然而,許多木塑復合材料都含有聚乙烯或聚丙烯,導致涂料附著力很差。用火焰或電暈進行前處理,然后再涂覆能形成分子刷(譯者注:密集接枝側鏈的聚合物)的水性化合物,進而獲得優異的附著力。
鋁木材、木塑復合材料(WPCs)和新型耐用木制品如乙酰化木材,是外部建筑應用中最主要的基材。然而,聚乙烯基和聚丙烯基復合材料,包括木塑復合材料,都具有化學惰性,且不可直接涂刷面漆,因此,需要涂刷底漆或進行表面處理,才能使其具備良好的涂層附著力。
附著力不良、耐久性差的建筑涂料,若應用在窗框或門、墻板上會影響建筑物的功能和美觀,需要昂貴的維護成本,包括重涂。為提高附著力,需要對表面進行一系列處理,包括火焰處理、涂覆氯化聚烯烴(CPO)底漆和專門的在線表面接枝工藝,并對這些工藝在應用過程中的適用性進行了評估。
本文展示了一種用于聚合物、木塑復合材料或木材表面提高附著力和耐久性的可行方法,采用一種工業上用來提高PP材質的汽車零部件的附著力的工藝,將特定的連接分子接枝到產品表面。
聚合物的前處理工藝概述
眾所周知,許多表面處理,包括化學、火焰、電暈放電和等離子體可以改善聚合物基材對涂層的附著力。其中大多數工藝都會在聚合物表面植入含氧物質,從而產生高極性,在某些情況下,足以提高某些涂層的附著力。
然而,若要求涂料具有優異的附著力和耐久性時,如汽車涂料和建筑涂料,實現底材和涂層之間的化學反應常常是必要的。等離子體處理通過在表面植入指定化學物質,促進基材和涂料之間的相互作用。但是,因等離子體處理需要真空設備和間歇式處理,因此耗資巨大。雖然已有連續式等離子處理設備,其應用也僅限于高附加值應用領域,如生物醫藥產品領域。
為提高涂層在聚烯烴上的附著力,使用氯化聚烯烴(CPOs)做底漆是一種經常使用且相對有效的方法。也可通過表面接枝的連接分子來提高涂層的附著力,因為表面接枝的連接分子能提供一種連接涂料和基材的分子橋列(以“分子刷”的形式呈現)。這種方法的理論機理[1-6]認為,表面接枝的分子刷(見圖1)能在裂紋前端蔓延之前,通過鏈的拉拔、鍵的斷裂和形成開裂與涂料發生相互作用。
圖1
(a)接枝分子刷物理-化學連接基材的表面和涂層之間的界面再現;
(b)界面開裂的擴展(Mc=涂料交聯鏈間的分子量;Mw=接枝分子的分子量)
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