工业与应用化学

涂料、涂层、胶黏剂

颜料、粘结剂与界面如何协同形成防护涂层和可靠粘接。

直觉涂料是一种配方材料

典型涂料由粘结剂、颜料或填料、液体载体和少量助剂组成。施工形成湿膜，随后经挥发、颗粒堆积和化学反应形成最终涂层。

定义: 粘结剂

成膜组分，将颜料颗粒结合并使涂层附着于基材。其化学性质显著影响附着力、柔韧性、耐水性和耐久性。

颜料提供颜色、遮盖力或功能，填料调节体积、质感和成本。颜料体积浓度影响是否有足够粘结剂形成连续完整的膜。

水性乳胶漆在水分散失后，聚合物颗粒逐渐靠近、变形并融合成膜。成膜助剂可促进此过程，温湿度会改变速率。另一些涂层主要通过化学交联固化。

\text{polymer chains} + \text{cross-linker} \longrightarrow \text{network}

交联可提高耐溶剂和耐热性，但交联密度过高会使膜变脆。配方需平衡硬度、韧性与柔韧性。

胶黏剂在接合表面间传递载荷。润湿使胶黏剂充分接触表面，分子间作用、机械嵌合或化学键合随后发挥作用。清洁度、表面能、粗糙度和水分都会影响结果。

涂层测试可评估附着力、光泽、耐磨、耐腐蚀和耐候性。胶黏测试区分拉伸、剪切和剥离载荷。结果受试样制备、调节、几何形状和方法影响，因此报告应注明所用标准。

例题: 涂层为何剥落

尽管粘结剂很强，涂层仍从有灰尘且潮湿的基材上剥落。首先应检查系统的哪一部分？

解答

首先检查界面与基材预处理：污染和水分会妨碍润湿并削弱附着。更换粘结剂前，先检查清洁、干燥和基材相容性，再用规定的附着力测试确定失效模式。

Organic Coatings: Science and Technology · Z. W. Wicks Jr., F. N. Jones, S. P. Pappas, D. A. Wicks, 2007
Handbook of Adhesion Technology · L. F. M. da Silva, A. Öchsner, R. D. Adams, editors, 2011