等离子体处理提高水性涂层结合强度-plasma

随着国家对环保的日益重视,水性涂料以其环保优势成为涂料行业的绿色发展方向之一。但水性涂料的性能与溶剂型涂料相比仍有较大差距,水性涂料耐水性和耐腐蚀性差阻碍了其大范围地推广应用。通过随着国家对环保的日益重视,水性涂料以其环保优势成为涂料行业的绿色发展方向之一。但水性涂料的性能与溶剂型涂料相比仍有较大差距,水性涂料耐水性和耐腐蚀性差阻碍了其大范围地推广应用。通过对金属基体材料的表面处理,可以提高金属/涂层体系的整体防护性,有利于水性涂料在金属基材上的使用和推广。金属基材传统的表面处理方法,如电镀、化学镀等易对环境造成污染。等离子体处理作为一种新的表面处理手段,已受到研究者的广泛关注。而等离子体处理不仅效果明显,而且绿色环保,对基体表面的改性可以不对基体表面的性质有太大的改变,另外也具有安全性高、操作容易等优点,有希望被行业大力推广。

等离子体是由部分电子被剥夺后的原子及原子团被电离后产生的正负离子组成的离子化气体状物质，常被视为固体、液体、气体以外物质存在的第四态。等离子体处理可以把一些羟基、羰基等功能性官能团与待处理试样表面连接，经等离子体处理后可以提高材料表面的亲水性，改善表面的铺展性能，可以使有机涂层更好地润湿机体表面，减少气孔的产生,从而使基体表面更好地与涂层结合,延缓其失效过程。

等离子体处理后基体与涂层的SEM表征

空气等离子体处理可以使基体表面增加一些功能性的基团,比如羟基、羰基等。这些基团可以与醇酸树脂中的不饱和碳碳双键、羧基、羟基、酯基等基团发生反应形成化学键,从而提高涂层与基体之间的结合力。另外也可以增加表面的粗糙度,增加结合力。

实验对比了经等离子体处理前后基体与涂层的SEM形貌,如图1所示。

清漆涂层截面SEM图

从图2可以看出，基体未经等离子体处理时，清漆涂层与金属基体之间仅仅是相互附着，而基体经等离子体处理后，在清漆涂层与金属基体之间存在一个明显的过渡层。涂层与基体在附着的过程中连接形成了一个新的膜层,即等离子层。

未经等离子体处理的基材表面缺陷清漆涂层失效的三维共聚焦图谱

由于等离子处理使金属基体表面带上了许多活性基团，所以该等离子层和基体金属之间有部分化学键连接,使涂层与金属成为一体，所以等离子层的出现增强了涂层与金属基体之间的湿附着力，涂层的防剥离性能有了显著的提高，使水在传输的过程中一层阻力，继而提高了涂层的使用寿命和失效时间。