【建筑涂料】建立连接化学接枝提高涂层对表面的附着力

摘要：木塑复合材料(WPCs)越来越广泛地应用于建筑外用材料领域。然而，许多木塑复合材料都含有聚乙烯或聚丙烯，导致涂料附着力很差。用火焰或电晕进行前处理，然后再涂覆能形成分子刷(译者注：密集接枝侧链的聚合物)的水性化合物，进而获得优异的附着力。

如何测定涂层附着力和耐久性

为获得厂商要求的均匀膜厚，基材涂装采用机器人涂装。所有的涂料都按照供应商的技术规格要求进行固化。

拉拔法涂层附着力是按照ASTM D 4541-89标准，使用英国易高(Elcometer)或英斯特朗(Instron)检测设备测定。划格法涂层附着力是按照ASTM D 3359-95a标准(使用3M“8981”型号的胶带)，在整体产品和样板上测定。

根据通用汽车技术规范，对涂层耐久性进行检测，见表1。涂刷聚丙烯的样板经曝露试验后，取出恢复并干燥(室温，1 h)，然后再测试，每个检测点重复5次试验。

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提高对聚丙烯复合材料的附着力

图4显示了汽车聚丙烯复合材料基材表面经火焰氧化、涂覆氯化聚烯烃底漆(CPO)或表面接枝分子刷(使用聚乙烯亚胺的SICOR工艺)处理后，外用涂料的性能测试结果。

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火焰处理；氯化聚烯烃底漆；SICOR/聚乙烯亚胺处理的聚丙烯
图4 涂层附着力检测结果(Dolly拉拔法)

从图中可以看出，在70 ℃的水中浸泡10 d后，与只进行火焰处理或涂覆氯化聚烯烃底漆处理相比，经过表面接枝分子刷的聚丙烯复合材料明显具有更好的性能。经分子刷处理的样品的破坏100%是内聚破坏(涂层无剥离)，而所有经火焰处理的样品和70%涂覆氯化聚烯烃底漆的样品均出现涂层剥离现象。

为了提高涂层在低密度聚乙烯的木塑复合材料上的附着力，开发了采用回收的低密度聚乙烯和木屑制成的墙板，产品可以用在民用住宅和低层商用建筑的外墙板上。PEI分子刷的处理工艺专门适用于这类产品。

衡量涂层质量的主要标准是涂层附着力测试过程中观察到的失效模式：通过拉拔测试，涂层从基材剥离的百分比或复合材料板内聚破坏的百分比。

如图5所示，涂层在未经处理的木塑复合材料上完全剥离。只进行火焰处理，乍一看似乎是明显提高了附着力。但是，不管附着力有多强，在拉拔测试过程中，涂层几乎完全剥离(94%)。相反，经火焰/分子刷复合处理的样板，涂层附着力强，失效模式更有利：木塑复合材料基材的内聚破坏率达45%～50%。

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图5
(a)木塑复合材料涂层附着力和拉拔试验内聚破坏率(%)；
(b)展示房上的木塑复合外墙板：经过PEI刷处理的木塑复合材料

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