基於矽溶膠自身的納米尺度優勢 ,在塗料領域的應用範圍也逐年擴大 。引入矽溶膠的塗料後其耐熱耐寒 、電絕緣 、耐輻射 、耐候 、耐沾汙及耐化學腐蝕等性能都有很大提高 。引入矽溶膠後塗料與基材的附著力也會發生較大改變 。而塗料與基材之間可通過機械結合 ,物理吸附 ,形成氫鍵和化學鍵 ,互相擴散等作用結合在一起 ,由於這些作用產生的粘附力 ,決定了塗料與基材間的附著力 。為了使塗料具有良好的附著力 ,需要考慮多種因素的作用 。
(1) 機械結合力
任何基材的表麵都不可能是光滑的 ,塗料可滲透到凹穴或空隙中去 ,固化後就像許多小鉤子把塗膜與基材連結在一起 。
(2) 吸附作用
塗料成膜後和基材之間都存在著原子 、分子之間的作用力 。這種作用力包括化學鍵 、氫鍵和範德華力 。由於存在缺陷 ,粘附強度遠比理論強度低的多 ,粘附強度不是決定於原子 、分子作用力的總和 ,而是決定於局部最弱部位的作用力 。兩個表麵之間通過範德華力結合 ,本質上為物理吸附作用 ,這種作用很容易為空氣中的水氣所取代 。因此為了使塗膜與基材間有強的結合力 ,僅靠物理吸附作用是不夠的 。
(3) 化學鍵結合
化學鍵(包括氫鍵)的強度要比範德華力強的多 ,因此如果塗料和基材之間能形成氫鍵或化學鍵 ,附著力要強得多 。如果聚合物上帶有氨基 、羥基和羧基時 ,因易與基材表麵氧原子和氫氧基團發生氫鍵作用 ,因而會有較強的附著力 。聚合物上的活性基團也可以和金屬發生化學反應 。
(4) 擴散作用
塗料中的成膜物為聚合物鏈狀分子 ,如果基材也為高分子材料 ,在一定條件下由於分子和鏈段的布朗運動 ,塗料中的分子和基材的分子可相互擴散 。相互擴散的實質是界麵中的互溶過程 ,最終可導致界麵消失 。
(5) 靜電作用
當塗料與基材的電子親和力不同時 ,便可互為電子的給體和受體,形成雙電層 ,產生靜電作用力 。當金屬和有機塗膜接觸時 ,金屬對電子親和力低 ,容易失去電子 ,而塗膜對電子親和力高 ,容易得到電子 ,電子可從金屬移向塗膜 ,使界麵產生接觸電勢 ,並形成雙電層產生靜電引力 。
其實塗料成膜後與基材之間的作用是非常複雜的 ,它是多種因素綜合的結果 。因此實際附著力和理論分析有著巨大的差異 。