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生氧化反應，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

總結通過火焰或電暈放電處理對聚合物進行預氧化，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，然后應用聚合物刷，整個工藝簡稱為“SICOR”工藝，該工藝已在汽車行業商業化應用。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，型號為Corton 1024/5HS，該滑石粉填充的聚丙烯復合材料由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。