Figure 1-1 涂层的开裂、脱落现象
涂层发生开裂、脱落现象是涂层失效常见的表现形式,如Figure 1-1所示。原理:交联固化后的涂层可视为一种“粘弹性”固体,当受到外界应力时,会发生形变来消除应力。常见的形变情形有:涂层在一定温度和湿度下的膨胀、收缩,基材受力引起的振动、冲击等。Figure 1-2所示为涂层中树脂的应力-应变曲线:A为屈服点,A点以前为弹性区域(可恢复原样),A点以后为永久变形区域(不可恢复原样)。Figure1-2 涂层中树脂的应力-应变曲线
如应用于木器漆上的涂层,由于温度和湿度的变化会发生膨胀和收缩。如果膨胀/收缩力发生在该涂层应力-应变曲线上的屈服点之前,涂层不会发生不可逆形变而导致失效;如果膨胀/收缩力发生在应力-应变曲线上的屈服点之后,则涂层会通过以下两种方式进行应力消除:(1) 涂层与基材之间附着力良好,发生开裂现象;(2) 涂层与基材之间附着力较差,发生脱落分层现象。Figure 2 涂层的化学腐蚀现象
化学腐蚀也可认为是作用于涂层上的一种应力,如Figure 2所示,其作用原理可解释如下:若涂层中树脂主要含有碳碳单键、醚键等化学键,则其耐化学侵蚀性能就相对稳定,如酚醛树脂、乙烯基树脂。若涂层中树脂含有羟基、羧酸基、酯基、胺基和酰胺基等基团,则其极易受到酸、碱和氧化剂的侵蚀,如醇酸树脂则易在碱性潮湿环境中会迅速发生水解而失效。有些颜料对酸和碱也很敏感。如铝粉,在碱性较强的环境中,会很快发生变质失效。Figure 3 涂层的黄变、粉化现象
涂层的黄变、粉化现象一般是由涂层的应力老化引起。应力老化是指涂层中树脂在光(主要是紫外光)、热等气候因素的作用下发生高分子链的断裂和降解的情况,如芳香族聚氨酯可能会发生黄变,环氧树脂可能会粉化。Figure 4 涂层的起泡现象
涂层起泡包括渗透起泡和电渗起泡,一般指的是水分、离子等在浓度梯度或电势梯度的作用下渗透到涂层内部,导致涂层内基材腐蚀或涂层脱落、起泡等现象。涂层的起泡现象一般发生在涂层有针孔缺陷或服役环境严苛的情况下,如海边、高温潮湿的环境等。