衬底表面的表征和涂料使用高级分析工具| PCI杂志

高性能涂层在航空航天、汽车、生物医学和电子应用程序意味着不断增加和更严格的质量控制方面要求组成材料及其处理。188金宝搏bet官网涂料最终用户集中关注基板的尺寸稳定性钢铁、铝、等,和涂料等材料的聚氨酯、环氧树脂等。今天的接口,要求越来越多的关注,而不是散装部件的涂层和基体材料。188金宝搏bet官网

持久的附着力,底物的预处理是不可避免的。底物通常需要清洗前引物/偶联剂/等离子体应用。非常准确和可靠的衬底表面的表征纳米尺度下势在必行。AFM、接触角、光电子能谱和TOFSIMS非常有用的防治污染的技术和为可再生的预处理提供质量保证。

作为基质涂层和治愈的聚氨酯/环氧系统,例如,先进的热分析技术如MDSC, DM (T)和德(T)被证明是成功的工具确保应用程序和涂层材料的质量。188金宝搏bet官网深入了解结构的财产关系对涂层材料的混合比和治疗模式是其成功应用的先决条件和长期耐久性。188金宝搏bet官网

介绍

大多数涂料联姻的结果是两个不同的材料——有机或无机基质和高分子树脂胶粘剂债券——形式。188金宝搏bet官网的质量和耐用性涂层附着力的性质直接相关。化学家们倾向于将粘附与解放的两个表面见面时的能量形成了一个亲密接触称为接口。换句话说,附着力可以定义为所需要的能量拆除两种材料之间的界面。188金宝搏bet官网物理学家和工程师通常描述粘附在力量方面,附着力的力量是最大的力当两个粘材料分离。188金宝搏bet官网有许多理论对粘附的机理,如吸附(范德华力),静电,扩散(纠缠的聚合物基质),化学结合,机械联锁等——所有这些可能在界面结合发挥重要作用。单独的涂层和基体所需要的能量是一个函数即粘附的水平。交互的接口,但它还依赖于机械和材料的粘弹性性质。188金宝搏bet官网

当聚合物涂层被应用于衬底,发生化学反应,如果每个表面包含官能团。通常需要修改的衬底,确保反应界面通过消除污染和/或引入官能团。这个界面的简化视图或相间结合忽略两种材料之间的物理力量所影响的变量如表面粗糙度,为例。188金宝搏bet官网综合特性的涂料、表面分析底物(化学以及地形)和固化聚合物涂层材料的热分析的重要性。188金宝搏bet官网

这项工作的目的是强调衬底表面的重要性和聚合物(涂料)粘弹性/热性能的一个持久的粘合剂聚合物/衬底组件的行为。

表面分析

几乎是不可能列出所有的因素可能会影响附着力的防护涂料,因为广泛的底物,可以参与,或各种有机/高分子材料用于涂料。188金宝搏bet官网红外光谱的某些方面/贡献(傅里叶变换红外光谱学)、光电子能谱(电子扫描化学分析),TOFSIMS(飞行时间二次离子质谱法),AFM(原子力显微镜)和接触角技术表1.1中提到

红外光谱是基于红外线的吸收,因为它通过样本。红外光谱、传播能量波数的函数,。

通常,红外光谱技术可分为两类:表面反射(ATR:衰减全反射)和非反射技术(不是:光声光谱)。

敏感的麦克风不是利用检测的声信号发出样品后调制辐射的吸收。这种技术被证明是越来越有用的聚合物的氧化深度剖析电晕或等离子体处理后表面。

红外光谱有其局限性,当小于10纳米表面深度渗透为特征。

光电子能谱

在光电子能谱(也称为XPS),样品是软x射线的狂轰滥炸,分析了光电子发射动能。表面元素分析范围内的1-5nm,光电子能谱已经证明是非常有用的。在表2中,O / C比分析了PP表面能谱的帮助下,与前进和后退接触角的发现。

至少0.12的O / C比被发现的页的印刷和金属表面处理后涂层。光电子能谱是一个非常有用的分析工具表面元素分析和建立一个元素组成和接触角观测之间的相关性。光电子能谱还非常有助于监测铝表面等离子etching.2之后

TOFSIMS

样品是15 - 25 KV的主要离子的狂轰滥炸,二次离子提取垂直于样品表面在探测器偏转。而光电子能谱是描述1 - 5纳米表面深度和主要是有助于定量元素分析,TOFSIMS适用于表面< 1海里,让表面单层膜的分子结构信息。这两种技巧经常是相辅相成的。

TOFSIMS是一个非常有效的方法检测硅橡胶(PDMS)和其他代理/表面活性剂常见污染物释放金属和聚合物基质。表面污染表面工程是最重要的敌人。什么是更重要的不是一个干净的表面,但控制。表面分析最有效的对付敌人的武器。光电子能谱有助于量化硅胶通过测量硅含量TOFSIMS互补的技术,这是一个很好的技术检测微量的污染/表面活性剂和脱模剂残留。硅树脂,硬脂酸,bis-stearamides氟碳氢化合物、阴离子、阳离子和非离子表面活性剂代表典型的例子。

耦合剂环氧-和氨基硅烷经常应用非常薄层基板钢/铝聚合物涂层被应用之前。在许多情况下,只有TOFSIMS能够描述薄层的衬底上的偶联剂(图1)。

光电子能谱和TOFSIMS分析必须在高真空,这是一个劣势。

AFM

表面粗糙度对油漆/涂料的附着力的联锁方式。表面粗糙度的水平需要精确控制。原子力显微镜被越来越多地用于描述在亚微米范围内。

图2显示了在PP表面粗糙度引起电晕处理。

表征聚合物涂料的治疗模式

聚合物涂料的强度和耐久性是界面和凝聚力的因素的综合效应。除了界面,粘性聚合物涂层大部分的属性是非常重要的。主要由分子结构确定了内聚能因小心涂料的固化;治疗反应可以通过热analysis.3监控

MDSC(调制差示扫描量热法)

DSC已经工作了二十年调查胶粘剂固化动力学/涂料。不断上升的需求高性能涂料,这种技术的分辨率和灵敏度变得不足。

MDSC,最近的发展传统的DSC,获得了后者克服局限性的重要性。具体地说,一个正弦调制加热概要文件被覆盖的传统线性加热。净效应——即提高分辨率和灵敏度是一样的,如果两个实验同时运行。MDSC分离热流的扭转和可逆组件,以便真正的玻璃化转变温度,Tg,决定从换向热流曲线(图3)。

DMTA(动态机械热分析)

DMTA定义治愈的程度,因此分子架构通过测量模量和机械阻尼或损失对温度和频率。

当一个正弦压力是应用于(粘弹性)样本,应变响应滞后于应用的压力。E *然后被解析成E弹性/存储模量和E”(粘性/损失)模组件。

比E / E ' = tan d,通常被称为机械损失或阻尼,是一个非常有用的参数。

谭d的最大峰值被定义为Tg固化胶粘剂/涂层(图4)。DMTA(也称为DMA)是一个极其敏感和有用的技术,但明显的缺点样本几何和准备。

DETA / DEA(介质热分析):

在涂层材料的极性基团的存在(例如,环氧树脂和脓),这种技术已经被证明是最敏感的提到的三种技术。188金宝搏bet官网正弦电场应用示例和电位移。复杂介质电容率e *获得可以解决到存储组件组件e“e”和损失。介电损耗tan d = e / e '是对温度决定的。固化程度越高(165°C)是表现在降低介电损耗(图4)用“xxx”。图中的涂料用“已坏”是治愈在145°C。

DETA非常敏感检测水分吸收在聚合物的界面和散装材料。这种技术也样本几何和准备的缺点。