弗以塔克·古托夫斯基(Voytek Gutowski)，盛麗(Sheng Li)，布萊爾庫(kù)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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木塑復(fù)合材料(WPCs)越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于建筑外用材料領(lǐng)域。然而，許多木塑復(fù)合材料都含有聚乙烯或聚丙烯，導(dǎo)致涂料附著力很差。用火焰或電暈進(jìn)行前處理，然后再涂覆能形成分子刷(譯者注：密集接枝側(cè)鏈的聚合物)的水性化合物，進(jìn)而獲得優(yōu)異的附著力。

鋁木材、木塑復(fù)合材料(WPCs)和新型耐用木制品如乙酰化木材，是外部建筑應(yīng)用中最主要的基材。然而，聚乙烯基和聚丙烯基復(fù)合材料，包括木塑復(fù)合材料，都具有化學(xué)惰性，且不可直接涂刷面漆，因此，需要涂刷底漆或進(jìn)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(yīng)用在窗框或門(mén)、墻板上會(huì)影響建筑物的功能和美觀，需要昂貴的維護(hù)成本，包括重涂。為提高附著力，需要對(duì)表面進(jìn)行一系列處理，包括火焰處理、涂覆氯化聚烯烴(CPO)底漆和專(zhuān)門(mén)的在線表面接枝工藝，并對(duì)這些工藝在應(yīng)用過(guò)程中的適用性進(jìn)行了評(píng)估。

本文展示了一種用于聚合物、木塑復(fù)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(yè)上用來(lái)提高PP材質(zhì)的汽車(chē)零部件的附著力的工藝，將特定的連接分子接枝到產(chǎn)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(xué)、火焰、電暈放電和等離子體可以改善聚合物基材對(duì)涂層的附著力。其中大多數(shù)工藝都會(huì)在聚合物表面植入含氧物質(zhì)，從而產(chǎn)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(yōu)異的附著力和耐久性時(shí)，如汽車(chē)涂料和建筑涂料，實(shí)現(xiàn)底材和涂層之間的化學(xué)反應(yīng)常常是必要的。等離子體處理通過(guò)在表面植入指定化學(xué)物質(zhì)，促進(jìn)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(shè)備和間歇式處理，因此耗資巨大。雖然已有連續(xù)式等離子處理設(shè)備，其應(yīng)用也僅限于高附加值應(yīng)用領(lǐng)域，如生物醫(yī)藥產(chǎn)品領(lǐng)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(jīng)常使用且相對(duì)有效的方法。也可通過(guò)表面接枝的連接分子來(lái)提高涂層的附著力，因?yàn)楸砻娼又Φ倪B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(xiàn))。這種方法的理論機(jī)理[1-6]認(rèn)為，表面接枝的分子刷(見(jiàn)圖1)能在裂紋前端蔓延之前，通過(guò)鏈的拉拔、鍵的斷裂和形成開(kāi)裂與涂料發(fā)生相互作用。

圖1
(a)接枝分子刷物理-化學(xué)連接基材的表面和涂層之間的界面再現(xiàn)；
(b)界面開(kāi)裂的擴(kuò)展(Mc=涂料交聯(lián)鏈間的分子量；Mw=接枝分子的分子量)