Dự đoán khả năng sơn phủ của bề mặt vật liệu

Trong công nghiệp sơn phủ hiện đại, đặc biệt là các hệ sơn phủ nhiều lớp phức tạp như trên thân xe ô tô, một phương pháp hiệu quả và đáng tin cậy để đánh giá và dự đoán hiệu suất của lớp phủ là yếu tố then chốt trong phát triển vật liệu mới cũng như trong kiểm soát chất lượng. Đặc biệt đối với các hệ sơn phủ nhiều lớp, việc tinh chỉnh cẩn thận từng thành phần riêng lẻ là điều kiện bắt buộc để đạt được khả năng thấm ướt tốt và do đó đảm bảo khả năng phủ.

Với các phương pháp đo phù hợp, có thể dự đoán hành vi của hệ nhiều lớp liên quan đến khả năng phủ.

Một nghiên cứu ứng dụng của KRÜSS Scientific cùng đối tác BYK-Chemie đã khai thác phép đo góc tiếp xúc và sức căng bề mặt để xây dựng một khuôn khổ phân tích toàn diện, giúp dự đoán khả năng sơn phủ (coatability) của hệ phủ đa lớp một cách định lượng. Phương pháp luận này là một công cụ không thể thiếu trong việc định hướng lựa chọn phụ gia, đồng thời giảm đáng kể thời gian và chi phí cho quá trình (tái) xây dựng công thức.

Tại sao sơn phủ (coatability) lại quan trọng?

Trong các vật liệu phức hợp hiện đại, lớp phủ chức năng không chỉ tạo màu hay bảo vệ bề mặt, mà còn mang lại các tính năng như tự làm sạch, chống ăn mòn, kháng khuẩn, giảm ma sát…. Khi nhiều lớp phủ được kết hợp trong cùng một sản phẩm, yêu cầu tương thích giữa các lớp sơn phủ với nhau và với bề mặt nền càng trở nên “khó chơi”. Điều này khiến việc lựa chọn phụ gia phù hợp và tối ưu hóa công thức trở thành một bài toán phức tạp, thường dựa vào trial–error (thử sai) kéo dài và tốn kém.

Trong nghiên cứu này, các phép đo góc tiếp xúc và sức căng bề mặt lần lượt được thực hiện trên lớp sơn lót ô tô đã đóng rắn (primer) và lớp sơn màu ở trạng thái lỏng (basecoat) nhằm xây dựng một mô tả đầy đủ cho hệ lớp phủ/nền. Phân tích được trình bày bao gồm các đại lượng được tính toán từ các phép đo nói trên, như: năng lượng tự do bề mặt (bao gồm thành phần phân cực và phân tán), công bám dính, hệ số lan trải, sức căng liên bề mặt và “vùng bao thấm ướt” (wetting envelope).

Kết quả cho thấy cách một phụ gia polyacrylate biến tính bằng macromer polyether đã được sử dụng để tối ưu hóa khả năng phủ của bề mặt nền.

Bối cảnh thực hiện nghiên cứu

Trong thập kỷ qua, mối quan tâm đến việc sản xuất các vật liệu có giá trị gia tăng cao và vật liệu “thông minh” đã gia tăng mạnh mẽ [1–3]. Trong quá trình sản xuất các vật liệu này, lớp phủ chức năng thường được sử dụng nhằm cải thiện có chọn lọc các tính chất nhất định, hoặc thậm chí cho phép vật liệu phản ứng theo điều kiện sử dụng.

Do đó, rất nhiều loại lớp sơn phủ đã được phát triển cho các ứng dụng khác nhau, bao gồm: tự làm sạch, chống ăn mòn, kháng khuẩn, giảm ma sát, thân thiện môi trường, siêu kỵ nước/ưa nước và kỵ dầu/ưa dầu, chỉ để kể tên một vài ví dụ.

Những năm gần đây, các sản phẩm tiêu dùng hàng ngày tích hợp nhiều lớp phủ chức năng trong thiết kế của chúng ngày càng trở nên phổ biến [4]. Khi độ phức tạp của các hệ composite nhiều lớp tăng lên, thách thức trong việc đảm bảo tính tương thích giữa các lớp phủ cũng tăng theo. Do tất cả các lớp đều có mối liên hệ với nhau (trực tiếp hoặc gián tiếp), việc xem xét cái gọi là “chuỗi tương thích” trong sản phẩm cuối cùng thường mang lại nhiều lợi ích.

Thực tiễn trong công nghiệp hiện đại

Trong công nghiệp, các lớp sơn phủ khác nhau thường được cung cấp bởi các nhà sản xuất khác nhau và được phát triển trên các nền tảng khác nhau, ví dụ như hệ gốc nước so với hệ gốc dung môi. Vì vậy, phụ gia thường được sử dụng để tối ưu hóa tính chất và duy trì chuỗi tương thích này.

Cấu trúc của các hệ sơn phủ nhiều lớp

Việc xác định loại phụ gia phù hợp nhất và hàm lượng tối ưu là một nhiệm vụ không hề đơn giản và thường phải dựa vào quá trình thử – sai tốn nhiều thời gian. Việc áp dụng các phương pháp đo lường thích hợp giúp dự đoán tốt hơn hành vi thấm ướt và khả năng phủ, từ đó giảm đáng kể chi phí và thời gian cần thiết cho quá trình phát triển hoặc cải tiến công thức.

Trong ngành công nghiệp ô tô, các hệ sơn đa lớp đã trở thành tiêu chuẩn và được sử dụng rộng rãi từ lâu. Trong ví dụ kinh điển (xem Hình 1), trước tiên một lớp sơn nhúng điện ly catốt (CED) được phủ lên bề mặt thép trần. Sau đó là lớp sơn lót (primer), tiếp theo là lớp sơn màu (basecoat) để tạo màu sắc mong muốn. Cuối cùng, lớp sơn  bóng (clear coat) được phủ lên nhằm tạo độ bóng, độ chảy, khả năng chống mài mòn, cấu trúc bề mặt và các đặc tính hoàn thiện khác [5].

Trong trường hợp tương thích giữa lớp primer và basecoat, việc tăng năng lượng bề mặt tự do (SFE) của lớp primer đã đóng rắn thường là yêu cầu cần thiết để đảm bảo khả năng sơn phủ tốt. Trước đây, điều này rất khó thực hiện, tuy nhiên các nghiên cứu gần đây cho thấy vấn đề này có thể được giải quyết nhờ việc sử dụng polyacrylate biến tính bằng polyether macromer [6].

Các thông số phân tích bề mặt mô tả sự tương thích giữa các lớp sơn

Nền tảng của khả năng sơn phủ tốt (coatability) chính là hành vi thấm ướt giữa hai lớp, tức là hệ nền rắn – chất lỏng. Trong nghiên cứu này, các phép đo sức căng bề mặt (SFT) của lớp sơn và góc tiếp xúc trên bề mặt nền được sử dụng để xây dựng một mô tả toàn diện về hệ phủ.

Từ các phép đo này, nhiều đại lượng phân tích quan trọng được tính toán, bao gồm:

• Năng lượng bề mặt tự do (SFE) cùng với các thành phần phân cực và phân tán

• Công bám dính (Work of Adhesion – WoA)

• Hệ số lan trải (Spreading coefficient)

• Sức căng liên bề mặt (Interfacial tension – IFT, thường còn gọi là năng lượng liên bề mặt)

• “Vùng bao thấm ướt” (wetting envelope)

Trong nhiều nghiên cứu, sự đánh giá hiệu suất lớp sơn phủ thường tập trung vào độ bám dính, tức là xu hướng của lớp phủ và bề mặt nền duy trì trạng thái tiếp xúc với nhau. Do đó, WoA giữa lớp sơn  và nền thường được sử dụng như một chỉ tiêu đánh giá.

Tuy nhiên, coatability mô tả mức độ dễ dàng mà một chất lỏng có thể sơn phủ lên bề mặt nền, và tương tự như độ bám dính, khả năng đánh giá nhanh và chính xác coatability là một công cụ cực kỳ quan trọng trong quá trình phát triển và xây dựng công thức sơn phủ.

Công bám dính (WoA) và giới hạn của nó

WoA mô tả sự cân bằng của các lực tại bề mặt tiếp xúc, bao gồm SFT, SFE và IFT. SFT và SFE có thể được hiểu là thước đo mức độ “bất lợi” khi diện tích bề mặt của chất lỏng hoặc chất rắn tăng lên. Vì vậy, WoA phản ánh mức độ chống lại sự tách rời của hai pha tại bề mặt phân cách.

Trong khi đó, IFT thể hiện mức độ suy giảm của lực chống tách rời này do sự không tương thích về mặt hóa học giữa hai vật liệu, chẳng hạn như sự khác biệt về tỷ lệ phân cực/không phân cực. Nói cách khác, WoA càng cao thì nguy cơ bong tách (delamination) tại bề mặt tiếp xúc càng thấp [7].

Chính vì WoA phản ánh xu hướng bong tách của lớp  sơn phủ khỏi bề mặt, đại lượng này thường được sử dụng như một chỉ báo hiệu suất lớp phủ tổng quát. Cách tiếp cận này trong nhiều trường hợp mang lại kết quả tốt, tuy nhiên nó cũng tồn tại những hạn chế nhất định. Cụ thể, giá trị WoA không cung cấp thông tin về mối tương quan giữa SFT và SFE, tức là không cho biết chúng lớn hay nhỏ so với nhau như thế nào.

Phần tiến hành thí nghiệm

Mẫu thử và quy trình chuẩn bị thí nghiệm

Đối với các mẫu rắn, các tấm thép không gỉ trước tiên được phủ một lớp sơn lót dung môi điển hình dùng trong ngành ô tô. Trong ba mẫu, hai mẫu có dung dịch sơn lót được biến tính bằng cách bổ sung lần lượt 0,1% thể tích BYK-310 và 0,3% thể tích BYK-3560.

Sau khi phủ, mỗi mẫu được đóng rắn trong không khí hở trong 20 phút ở 140 °C, sau đó được phủ tiếp bằng lớp basecoat gốc nước màu đỏ. Mẫu được sơn phủ bằng súng phun với gradient chiều dày lớp phủ khô từ 0 µm đến 20 µm. Điều này tạo ra hiệu ứng gradient, trong đó chiều dày lớp basecoat tăng dần theo chiều thẳng đứng từ trên xuống dưới của mỗi mẫu, từ 0 µm đến 20 µm.

Sau khi phủ basecoat, cả ba mẫu được chụp ảnh, và hiệu suất sơn phủ tương đối (độ che phủ, sự phân bố, màu sắc) được đánh giá bằng quan sát trực quan.

Đo góc tiếp xúc, sức căng bề mặt và đánh giá kết quả

Sau khi lớp sơn lót được đóng rắn, nhưng trước khi phủ basecoat, các phép đo góc tiếp xúc được thực hiện trên mỗi mẫu bằng KRÜSS DSA100 với 5 chất lỏng thử khác nhau, từ phân cực đến không phân cực. Các tính chất năng lượng bề mặt tự do (SFE), bao gồm thành phần phân cực (p) và phân tán (d) của pha rắn (s) và pha lỏng (l), sau đó được tính toán theo mô hình OWRK [8–10]:

Trong đó, σₗₛ, σₗ và σₛ lần lượt biểu thị sức căng liên bề mặt (IFT), sức căng bề mặt của chất lỏng (SFT) và năng lượng bề mặt tự do của chất rắn (SFE).

Sức căng bề mặt tĩnh tổng của lớp basecoat được xác định bằng thiết bị đo sức căng bề mặt KRÜSS Force Tensiometer – K100 theo phương pháp vòng Du Nuöy.

Tiếp theo, KRÜSS Drop Shape Analyzer – DSA100 được sử dụng để đo góc tiếp xúc của cùng loại basecoat trên một nền phẳng, đồng nhất, không phân cực có SFE đã biết (PDMS – Sylgard 184). Trong điều kiện không có tương tác phân cực, mô hình OWRK có thể được đơn giản hóa để xác định thành phần không phân cực của SFT của basecoat. Sau đó, thành phần sức căng bề mặt phân cực được tính toán thông qua mối quan hệ đơn giản:

Tất cả các phép xác định SFE và SFT nêu trên đều được thực hiện tự động bằng phần mềm KRÜSS ADVANCE ở chế độ giọt đặt (sessile drop).

Sử dụng SFE và SFT làm dữ liệu đầu vào, công cụ Adhesion Analysis của phần mềm ADVANCE đã tự động tính toán các giá trị và đồ thị đẳng trị (iso plots) cho công bám dính (WoA), sức căng liên bề mặt (IFT), hệ số lan trải (S) và góc tiếp xúc lý thuyết cho tất cả các tổ hợp lớp phủ/nền được xét.

Kết quả thí nghiệm

Đánh giá trực quan kết quả SFE/SFT đối với mẫu đối chứng và BYK-310

Để khảo sát hiệu suất tương đối của phụ gia sơn lót BYK-310 đối với một công thức basecoat cụ thể, các tấm mẫu thử được chuẩn bị bằng cách phủ một lớp sơn lót tiêu chuẩn lên nền thép, có bổ sung phụ gia (BYK-310) và không bổ sung phụ gia (mẫu đối chứng).

Sau khi phủ, lớp sơn lót được đóng rắn để tạo thành nền rắn. Tiếp theo, lớp basecoat màu đỏ được phun phủ lên bề mặt sơn lót đã đóng rắn. Trong quá trình phun, chiều dày lớp basecoat được thay đổi theo chiều dọc của mỗi mẫu, từ phía trên (~0 µm) đến phía dưới (~20 µm).

Quan sát trực quan các tấm mẫu sau khi sơn phủ hoàn chỉnh (xem Hình 2) cho thấy rõ ràng rằng việc bổ sung 0,1% BYK-310 đã làm suy giảm khả năng phủ (coatability) của công thức sơn lót này, ngay cả ở các chiều dày lớp phủ tương đối lớn. Cần lưu ý rằng, trong trường hợp này, khả năng phủ chỉ liên quan đến cặp sơn lót/basecoat cụ thể được khảo sát, và không thể suy rộng cho mọi hệ thống sơn phủ khác.

Để hiểu rõ hơn và giải thích hành vi xảy ra tại bề mặt phân cách giữa sơn lót và basecoat, năng lượng bề mặt tự do (SFE) của hai lớp sơn lót đã đóng rắn (ở trạng thái rắn) được xác định thông qua đo góc tiếp xúc, đồng thời các đặc tính sức căng bề mặt (SFT) của lớp basecoat cũng được xác định (xem Bảng 1).

Khi xem xét các giá trị trong Bảng 1, có thể thấy rằng việc bổ sung BYK-310 hầu như không ảnh hưởng đáng kể đến năng lượng bề mặt tự do tổng (SFE) của lớp sơn lót đã đóng rắn. Một quy tắc kinh nghiệm thường được sử dụng để đánh giá hiệu suất sơn phủ cho rằng: “Nếu SFE tổng của bề mặt nền bằng hoặc lớn hơn SFT tổng của chất lỏng, thì sẽ đạt được sự thấm ướt tốt.”

Tuy nhiên, quy tắc này không đáng tin cậy; thực tế, trong trường hợp này, sự khác biệt về khả năng sơn phủ giữa hai mẫu không thể được giải thích theo cách đó. Cả hai mẫu đều thể hiện giá trị SFE thấp hơn SFT của lớp basecoat.

Sử dụng dữ liệu trong Bảng 1, có thể phân biệt hai mẫu dựa trên tỷ lệ phân cực/phân tán (polar/disperse); tuy nhiên, không thể nhận biết ngay từ thông tin này bề mặt nền nào sẽ cho hiệu suất tốt hơn. Do đó, có thể kết luận rằng việc so sánh đơn thuần các đặc tính SFT và SFE của hệ lớp phủ/bề mặt nền là không đủ để dự đoán khả năng sơn phủ (coatability).

Đánh giá sâu hơn các tham số liên quan đến độ bám dính cho mẫu đối chứng (Control) và BYK-310

May mắn thay, chỉ riêng dữ liệu SFT và SFE cũng đã đủ để tính toán một loạt các tham số bậc cao, cho phép xây dựng bức tranh chi tiết hơn về giao diện giữa bề mặt nền và lớp phủ, mà không cần thu thập thêm dữ liệu. Công bám dính (WoA), sức căng liên pha (IFT) và hệ số lan trải (S) là những tham số đặc biệt quan trọng trong việc đánh giá hiệu suất lớp phủ. Bảng 2 trình bày các tham số thấm ướt được tính toán cho các hệ Control/Basecoat và BYK-310/Basecoat.

Giá trị WoA thường được sử dụng như một phương pháp để đặc trưng hóa hiệu suất lớp sơn phủ tổng thể; tuy nhiên, cách tiếp cận này vẫn tồn tại một số hạn chế. Điều này thể hiện rõ khi so sánh giá trị WoA của hai hệ sơn lót/basecoat (xem Bảng 2).

Mặc dù xu hướng của WoA phù hợp với khả năng phủ quan sát được, nhưng các giá trị chỉ khác nhau 2,3%. Từ phân tích này, có thể kỳ vọng rằng cả hai hệ sẽ có hiệu suất tương tự về độ bám dính, tuy nhiên rõ ràng điều này không cung cấp thông tin nào về khả năng sơn phủ tương đối của hai bề mặt nền.

Ngoài ra, mặc dù giá trị IFT cho thấy sự khác biệt đáng kể hơn giữa mẫu Control và BYK-310, nhưng xu hướng lại theo chiều ngược lại, tức là IFT của hệ Control cao hơn (cho thấy khả năng tương thích kém hơn) so với BYK-310. Cần lưu ý rằng trong ngành công nghiệp ô tô, giá trị IFT nhỏ hơn 1 mN/m thường được coi là chấp nhận được, và điều này đúng cho cả hai mẫu.

Hệ số lan trải – chỉ báo đáng tin cậy cho hiệu suất lớp phủ

Hệ số lan trải (S) của một hệ lớp phủ/bề mặt nền thường ít được chú ý như một chỉ báo về hiệu suất lớp phủ. Tuy nhiên, trong trường hợp này, giá trị S của hai hệ dường như phù hợp rất tốt với khả năng sơn phủ quan sát được, cả về xu hướng tổng thể lẫn mức độ chênh lệch tương đối (–144% khi bổ sung BYK-310). Điều này không quá bất ngờ nếu xem xét ý nghĩa vật lý của S.

Khác với WoA, S là thước đo trực tiếp cho cách mà các lực có lợi cho sự thấm ướt (SFE) cân bằng với các lực bất lợi cho sự thấm ướt (SFT, IFT).

Ở nhiều khía cạnh, điều này có thể được xem như phiên bản định lượng của quy tắc kinh nghiệm đã nêu, tức là: “Nếu S lớn hơn 0, thì sẽ đạt được sự thấm ướt tốt.” Lợi ích của việc tính toán S so với so sánh trực tiếp SFE và SFT là ở chỗ sự cân bằng giữa công bám dính và công kết dính tại giao diện, cũng như tỷ lệ phân cực/không phân cực của từng thành phần, đều được tự động tính đến.

Trên cơ sở đó, chúng tôi cho rằng S có thể được sử dụng như một tham số vô cùng giá trị để đánh giá hiệu suất lớp phủ.Rút gọn bằng AI

Hình 3: Biểu đồ iso của hệ số lan tỏa, hiển thị dữ liệu cho sự kết hợp Control/lớp sơn lót và BYK-310 / lớp sơn lót. Các đường iso biểu diễn giá trị của S trên toàn bộ biểu đồ [5].

Thông thường, quá trình xây dựng hoặc cải tiến (reformulation) một công thức lớp sơn phủ đơn lẻ có thể kéo dài và liên quan đến nhiều ứng viên tiềm năng. Với điều này, việc sử dụng biểu đồ iso để biểu diễn toàn bộ tập hợp các hệ thống và mối quan hệ tương đối giữa chúng trở nên vô cùng hữu ích. Thông qua biểu diễn trực quan, các ứng viên phù hợp nhất cho giai đoạn phát triển tiếp theo có thể được xác định một cách dễ dàng.

Hình 3 cho thấy một biểu đồ iso của hệ số lan trải đối với basecoat đã chọn, áp dụng cho mẫu Control và BYK-310. Từ bố cục trực quan này, có thể thấy ngay rằng mẫu Control có hiệu suất tốt hơn về khả năng lan trải, do nằm gần đường S = 0 hơn. Ngoài ra, biểu đồ iso cũng có thể được sử dụng để đánh giá mức độ điều chỉnh cần thiết nhằm cải thiện khả năng phủ.

Phân tích một công thức mới được tối ưu hóa dựa trên hệ số lan trải S

Sử dụng kết quả nghiên cứu ở trên làm định hướng, một công thức sơn lót mới đã được phát triển. Lần này, phụ gia polyacrylate biến tính polyether macromer, ký hiệu BYK-3560, được sử dụng thay cho BYK-310. Do tất cả các dữ liệu liên quan đến basecoat đã được thu thập trước đó, nên bộ dữ liệu mới đầy đủ có thể được thu nhận chỉ bằng cách đo năng lượng tự do bề mặt (SFE) của lớp sơn lót mới sau khi đóng rắn.

So với mẫu Control, nền BYK-3560 mới cho thấy sự gia tăng rõ rệt về năng lượng tự do bề mặt (SFE) tổng và thành phần phân cực, trong khi thành phần SFE không phân cực hầu như không thay đổi. Dựa vào biểu đồ iso trong Hình 3, có thể ước tính nhanh rằng sự gia tăng SFE phân cực như vậy sẽ tạo ra giá trị hệ số lan trải S cao hơn khoảng 200% so với hệ Control. Thực tế, các phép tính tiếp theo của các tham số khác nhau cho thấy S tăng hơn 185%.

Cũng cần lưu ý rằng công bám dính (WoA) của hệ này tăng đáng kể so với các hệ Control và BYK-310, cho thấy độ bám dính giữa lớp phủ và nền cao hơn đối với công thức basecoat đã chọn. Sức căng liên pha (IFT) của hệ BYK-3560, mặc dù được cải thiện so với Control, nhưng rất tương đồng với hệ BYK-310.

Sau khi xác nhận nền BYK-3560 là một ứng viên tiềm năng cho khả năng sơn phủ tốt hơn với basecoat, nền đã đóng rắn này được sơn phủ bằng phương pháp phun theo cùng cách như các mẫu còn lại. Trong trường hợp này, đánh giá trực quan cho thấy khả năng phủ của nền được cải thiện rõ rệt, phù hợp với giá trị S được nâng cao. Đáng chú ý nhất là hiệu suất cải thiện cho phép lớp phủ hoàn thiện hơn ngay cả ở độ dày lớp phủ thấp hơn.

Điều này đồng nghĩa với việc cần sử dụng ít basecoat hơn, từ đó nâng cao hiệu quả quá trình sơn phủ và giảm chi phí.

Tổng kết về công thức tối ưu hóa khả năng sơn trên bề mặt mẫu

Việc bổ sung 0,1% BYK-310 vào một loại sơn lót ô tô đã cho thấy sự suy giảm rõ rệt về khả năng sơn phủ (coatability) đối với một loại basecoat ô tô điển hình, quan sát được bằng mắt thường. Từ các giá trị thu được thông qua đo góc tiếp xúc và sức căng bề mặt, các tham số thấm ướt gồm công bám dính (WoA), sức căng liên pha (IFT) và hệ số lan trải (S) của hệ này đã được xác định, qua đó xây dựng được mô tả toàn diện cho hệ lớp phủ – nền.

Khi so sánh, cả WoA lẫn IFT đều không đủ để dự đoán chính xác khả năng sơn phủ quan sát được của hệ có hoặc không có BYK-310. Ngược lại, sự khác biệt về S giữa hai mẫu là rất rõ rệt, cung cấp chỉ số định lượng chính xác và đáng tin cậy hơn nhiều cho khả năng phủ.

Dựa trên phân tích trên, một công thức thứ ba đã được thiết kế nhằm tối ưu hiệu suất với basecoat cụ thể này, lần này sử dụng phụ gia polyacrylate biến tính polyether macromer (BYK-3560). Trong trường hợp này, việc bổ sung 0,3% BYK-3560 đã mang lại sự cải thiện đáng kể về khả năng sơn phủ của nền. Khi phân tích các tham số thấm ướt của hệ này, có thể thấy WoA tăng rõ rệt sau khi bổ sung BYK-3560, và đặc biệt ấn tượng là S tăng tới 185% so với mẫu Control.

Điều này cho phép lớp phủ đạt yêu cầu ngay cả ở độ dày basecoat thấp hơn. Việc sử dụng sơn lót chứa BYK-3560 đã chứng minh là hiệu quả trong việc cải thiện khả năng phủ của một công thức basecoat cụ thể so với sơn lót ô tô thông thường. Nhờ hiệu suất được nâng cao, độ thấm ướt chấp nhận được về mặt thị giác có thể đạt được với độ dày basecoat thấp hơn.

Công trình được trình bày ở đây cho thấy phân tích bám dính là một công cụ hiệu quả để định hướng phát triển các cặp sơn lót/basecoat mới hoặc hỗ trợ xử lý, khắc phục các vấn đề về lớp phủ trong tương lai.

Để tìm hiểu thêm về các giải pháp kiểm tra góc tiếp xúc, sức căng bề mặt để tối ưu hóa quy trình sơn phủ, vui lòng liên hệ với chúng tôi để được hỗ trợ tư vấn trực tiếp.

Các chữ viết tắt

• IFT: sức căng liên bề mặt giữa chất lỏng và chất rắn

• S: hệ số lan trải

• SFE: năng lượng bề mặt tự do của chất rắn

• SFT: sức căng bề mặt của chất lỏng

• WoA: công bám dính

Ký hiệu

• θ: góc tiếp xúc

• σₗ: sức căng bề mặt (SFT) của chất lỏng

• σₛ: năng lượng bề mặt tự do (SFE) của chất rắn

• σₗₛ: sức căng liên bề mặt (IFT) giữa chất lỏng và chất rắn

• Chỉ số trên d: thành phần phân tán của SFE hoặc SFT

• Chỉ số trên p: thành phần phân cực của SFE hoặc SFT

Tài liệu tham khảo:

• [1]    P. I. Dolez, J. Mlynarek, 2016, Smart Materials for personal protective equipment: Tendencies and recent developments, p.497-517, Woodhead Publishing.
• [2]    N. Shehata, M. A. Abdelkareem, E. T.Sayed, D. E. Egirani, A. W.Opukumo, 2021, Smart Materials: The Next Generation, Encyclopedia of Smart Materials, p. 1 – 12, Elsevier Inc.
• [3]    J. L. Hu, 2016, Active Coatings for Smart Materials, p. 1-7, Woodhead Publishing.
• [4]    J. J. Moore, D. Zhong, 2003, Advanced Coatings for Structural Materials, Encyclopedia of Materials: Science and Technology (2nd Ed.), p. 1-12, Elsevier Science Ltd.
• [5]    P. D. Valentina, Hamburg, 12/11/2019, Anwendungsbeispiele aus der Tensiometrie, BYK-Chemie GmbH.
• [6]    „BYK-3560 und BYK-3565 ausgezeichnet!“, www.altana.de, BYK-Chemie GmbH, 04/09/2018, https://www.altana.de/presse-news/artikel/byk-3560-und-byk-3565-ausgezeichnet.html
• [7]    S. Ebnesajjad, A. H. Landrock, 2015, Adhesives Technology Handbook (3rd Ed.), p. 19-34, William Andrew.
• [8]    D. H. Kaelble, Dispersion-Polar Surface Tension Properties of Organic Solids. In: J. Adhesion 2 1970, P. 66-81.
• [9]    D. Owens; R. Wendt, Estimation of the Surface Free Energy of Polymers. In: J. Appl. Polym. Sci 13 1969, P. 1741-1747.
• [10]  W. Rabel, Einige Aspekte der Benetzungstheorie und ihre Anwendung auf die Untersuchung und Veränderung der Oberflächeneigenschaften von Polymeren. In: Farbe und Lack 77,10 1971, P. 997-1005.
• Bài báo khoa học về nghiên cứu : “Góc tiếp xúc và kết quả sức căng bề mặt làm cơ sở cho việc phát triển có mục tiêu các công thức lớp phủ“