表面接枝的分子刷如何增強附著性

本試驗主要討論通過對由簡單脂肪族胺基基團—— 聚乙烯亞胺(PEI)和氨基硅烷分子組成的分子刷進行表面接枝，從而提高涂層的附著力(見圖2)的方法。

為增強涂料對聚合物和木材的附著力，本文介紹了一種表面處理工藝[7-13]。該工藝成本低，可以連續(xù)地將任意官能團植入到聚合物的表面。如圖3所示，該工藝要求聚合物表面發(fā)生氧化反應(yīng)，將含氧基團如羧基(—COOH) 或羥基(—OH)植入表面。這樣，便形成一系列密集的活性基團橋列，為接枝單個分子刷如聚乙烯亞胺或氨基硅烷分子提供接枝支架，示意圖如圖3所示。分子刷鏈的官能度應(yīng)該能為表面提供與涂層聚合物相匹配的化學活性。

圖3 分子刷接枝到表面氧化的聚烯烴上的原理圖
(a)聚乙烯亞胺分子；(b)有機官能硅烷分子

實驗步驟

總結(jié)通過火焰或電暈放電處理對聚合物進行預(yù)氧化，具體操作如下：

電暈放電：丹麥Tantec EST HV 2010裝置(最大輸出功率：1 kW)。處理速度：0.1～7 m/min；電極-基板間距：2.5 mm。

火焰處理：德國Arcotec EFT 751火焰處理裝置。處理條件：過量氧氣1.0%；處理速度：60 m/min；火焰前端與基材距離10～50 mm。

氯化聚烯烴底漆(CPO)：采用PPG Hyperprime底漆，噴涂3 μm厚。

將接枝化學品用去離子水進行稀釋到濃度分別為 0.1%、0.25%或0.5%。

先進行火焰或電暈前處理，然后應(yīng)用聚合物刷，整個工藝簡稱為“SICOR”工藝，該工藝已在汽車行業(yè)商業(yè)化應(yīng)用。圖4舉例說明了該工藝是如何提高涂層附著力的。

試驗基材是聚丙烯均聚物材質(zhì)，型號為Corton 1024/5HS，該滑石粉填充的聚丙烯復(fù)合材料由Polypacific 公司提供，采用蒙特爾(Montell)聚合物。涂層體系包括多樂士(Dulux)外用底色漆系列，顏色多樣，面漆均采用雙組分聚氨酯清漆。