一、消光剂对漆膜附着力的影响机制
消光剂对漆膜附着力的影响不是绝对的,添加量和类型合理时不会产生明显影响,只有添加过量或者选型不当才会导致附着力下降,核心影响机制有三点:
(一)过量添加破坏漆膜连续相结构
和耐磨性能下降的原理类似,消光剂多为不成膜的无机或有机粒子,过量添加后会大量占据成膜树脂的连续相空间,破坏树脂对基材的润湿铺展,树脂无法有效渗透到基材的孔隙当中,形成连续的粘结层,就会导致漆膜与基材之间的附着力下降。同时大量粒子富集在漆膜底层,会形成隔离层,阻碍树脂与基材的直接接触,进一步降低附着力。
(二)硅系消光剂的表面处理影响相容性
大部分市售硅系消光剂会用有机硅做表面处理,提升消光粉的分散性,防止结块,但如果表面处理工艺不当,或者过量添加后,多余的有机硅会迁移到漆膜与基材的界面,形成低表面能隔离层,降低树脂对基材的粘结力,最终导致附着力下降。表面处理用有机硅含量越高的硅系消光剂,过量添加后附着力下降的风险越高。
(三)高孔隙率硅系消光剂吸附固化剂影响交联
硅系消光剂多为高孔隙率结构,孔隙会吸附涂料体系中的固化剂、交联剂等小分子成分,导致体系中有效交联成分减少,树脂无法完全交联固化,漆膜整体内聚力下降,与基材的粘结强度也会随之降低,这种现象在双组分交联涂料体系中更明显,过量添加硅系消光剂后,交联度下降10%-20%,附着力也会同步下降。
合理控制消光剂添加量和选型,上述影响都可以避免,合格配方中消光剂不会对漆膜附着力产生可检测的负面影响。
二、不同涂料体系中硅系消光剂的添加上限控制范围
硅系消光剂是目前应用最广泛的消光剂,主要包括气相二氧化硅和沉淀二氧化硅两类,添加上限根据涂料成膜体系不同有明显差异,具体控制范围如下:
(一)单组分溶剂型涂料体系
单组分溶剂型涂料包括醇酸漆、硝基漆、氯化橡胶漆等,依靠溶剂挥发成膜,不需要交联剂固化,硅系消光剂不会吸附固化剂影响交联,添加上限相对偏高。常规半哑光配方(光泽10-30度@60°)添加量为成膜树脂质量的2%-5%,全哑光配方(光泽低于10度@60°)添加量最高不超过8%,总添加量不能超过配方总质量的6%,超过这个上限后,会破坏树脂连续相,导致附着力下降,同时漆膜会出现发脆、易脱落问题。
(二)双组分交联型涂料体系
双组分交联涂料包括聚氨酯漆、环氧漆、丙烯酸聚氨酯漆等,是工业和装修领域最常用的哑光涂料体系,这类体系存在固化剂被吸附的问题,添加上限需要严格控制。常规半哑光配方添加量为成膜树脂质量的2%-4%,全哑光配方添加量最高不超过6%,总添加量不能超过配方总质量的4%,超过这个上限后,固化剂被吸附量会超过15%,树脂交联度不足,附着力会明显下降,同时漆膜硬度也达不到要求。需要注意的是,高固体分双组分体系因为树脂含量高,溶剂含量低,添加上限还要降低10%-15%,全哑光配方最高添加量不能超过成膜树脂的5%,避免固体分过高导致粒子堆积,影响附着力。
(三)水性涂料体系
水性涂料以水为分散介质,硅系消光剂在水体系中的分散稳定性比溶剂体系差,更容易出现沉降和团聚,添加上限低于溶剂型体系。常规半哑光配方添加量为成膜树脂质量的2%-3%,全哑光配方添加量最高不超过5%,总添加量不能超过配方总质量的3%,超过上限后,消光粉容易团聚,团聚粒子会在漆膜表面形成缺陷,同时破坏树脂对基材的润湿,导致附着力局部下降,还会出现漆膜表面粗糙、光泽不均匀的问题。水性体系中使用经过表面疏水处理的硅系消光剂,分散性更好,添加上限可以适当提高5%左右,但不能超过上述上限的10%。
(四)UV固化涂料体系
UV固化涂料固化速度快,涂层一般偏薄,硅系消光剂添加过量会影响UV光的穿透,导致底层固化不完全,附着力下降。因此UV固化体系硅系消光剂的添加上限更低,半哑光配方添加量为成膜树脂质量的1%-3%,全哑光配方最高不超过4%,总添加量不能超过配方总质量的2.5%,超过上限后,UV光无法穿透到涂层底部,底层固化不完全,附着力会明显下降,还会出现表面固化、底层发粘的问题。
三、避免消光剂影响附着力的配方优化要点
除了控制添加量,还可以通过三个优化点降低消光剂对附着力的影响:第一,选择经过合适表面处理的硅系消光剂,优先选用蜡处理而非有机硅处理的产品,减少有机硅迁移对界面粘结的影响;第二,采用硅系消光剂搭配少量软质有机消光蜡复配,减少硅系消光剂的总用量,在保证消光效果的同时降低对附着力的影响;第三,双组分体系中,适当提高固化剂添加量5%-10%,抵消硅系消光剂吸附固化剂带来的交联不足问题,保证树脂充分交联,维持附着力稳定。