3.7 非金属材料涂装前表面预处理

3.7.1 工业用木材怎样分类？

木材是工业上用途很广的工程材料。木材通常以树种和材料分类。按树种可分为针叶树类和阔叶树类，木材按树种分类见表3-71。

表3-71 木材按树种分类

木材具有很多良好的性能，其主要优点是：质量轻，强度大，电绝缘性能好，导热性低，且易于机械加工，可以钉着、榫接或胶接，具有一定的弹性，以及具备天然纹理、光泽和颜色等优点。

3.7.2 木材表面预处理需要解决的问题是什么？

木材的主要缺点是：容易吸水和失水，易燃烧，湿胀干缩，容易腐蚀和虫蛀，机械性质异向异性，具有节疤裂纹弯曲等天然缺陷，且不同种类的木材材质差别很大，即使同种木材因生长环境不同，其材质也会有差别，甚至同一根树干不同部位的材质也不可能完全相同。

为了获得平整光滑、颜色均匀、花纹清晰、外表美观的表面，需要对木材的表面进行表面预处理。木材表面预处理的内容主要有两部分：

1）解决木材表面的天然缺陷及加工过程带来的缺陷。例如表面的木毛刺、裂纹、虫眼、伤痕、切削刀痕、进料积压痕等。

2）解决木材表面清洁问题。例如木材表面的树脂、色素、渗胶、手垢等。

3.7.3 木材的表面预处理工艺是什么？

1.干燥

对于木材基材，对涂料附着力影响最大的是含水率的多少。木材含水率高会使涂膜附着力差、起泡、开裂和脱落，必须对含水率进行严格的控制。涂漆前，应根据木材的用途将木材含水率控制在5%～14%之间。湿木材的干燥可采用自然干燥，即放在通风干燥处自然晾干，或放入低温烘房进行强制烘干。

2.去除表面缺陷

木材在加工前有许多天然缺陷，如裂纹、腐蚀发霉、虫眼、伤痕等，需采取一定的手段将其去除。

1）木材表面上大的裂缝、树脂囊、虫眼等可以采用与其纤维方向一致的同种木块填塞。

2）小裂缝可用腻子填平。

3）木节处可以涂快干漆，以防止以后渗出树脂。

4）已渗出的树脂可用酸液或溶剂擦除。

加工好的木制品表面有很多的木质纤维，它们吸收水分或溶剂后，因润湿膨胀而竖起来，形成毛刺，影响涂层的着色度、涂膜平整度，要及时去除。

一般的木制品经过几次木砂纸打磨即可，对于表面质量要求较高的木制品，则应采取下列方法除掉毛刺：

1）水润湿法。用清洁湿抹布，在木制品表面抹过，或在木制品上敷上湿的热毛巾，使毛刺吸湿膨胀，干后木毛竖起，用细砂纸打磨。

2）涂虫胶漆法。用质量分数10%虫胶乙醇溶液或稀释的硝基清漆涂于木制品表面，使毛刺竖起，干燥后即发脆，最后用细砂纸磨光。

3.去污物

木制品在加工过程中难免沾污一些油脂、胶剂，这些污物会严重影响涂饰着色的均匀和涂层的固化与附着力。可根据不同污物情况加以清除。例如，弄脏的表面可以采用砂磨法去除，油迹可以采用相应的溶剂清洗去除。

4.去松脂

松木等木材富含松脂，它会影响涂膜附着力和颜色均匀性。目前，常用的去除松脂的方法有以下两种：

（1）碱液清洗 先用质量分数为5%～6%的碳酸钠溶液或质量分数为4%～5%的烧碱溶液清洗，使松脂皂化，而后再用刷子或海绵去除。

（2）溶剂清洗 采用丙酮、二甲苯等有机溶剂先将松脂溶解，再用刷子去除。

采用以上方法清除松脂后，应立即刷一道虫胶漆封闭，以防止松脂再次渗出影响涂膜干燥。

5.漂白

为使木制品涂装前表面颜色一致，通常可采用漂白的方法。具体操作如下：

（1）一般方法 取质量分数15%过氧化氢溶液100g，加5～7g工业氨水，润湿木材表面，放2天即发白，不用漂洗可直接进行填孔涂漆。

（2）深色木材漂白 用质量分数为3%的漂白粉水溶液涂刷木材表面后，立即用60～70℃的质量分数为0.5%的乙酸水溶液反复涂刷至发白。

（3）深色硬杂木漂白 在相对湿度为95%的密封室内，燃烧硫黄产生二氧化硫气体来漂白木材表面，该方法效果好，费用低。

（4）带污迹木材漂白 先用质量分数为5%的氢氧化钠水溶液涂在需漂白的部位，干后30min用质量分数为1%的乙酸水溶液中和，然后用温水擦洗干净。

6.着色

为了改善材料的天然颜色，需采用染料和颜料来进行染色或着色。染色可用水性、油性和醇类染色剂，它们的浸透性较强，能渗入与底材相当的深度，颜色透明。着色分颜料着色和色浆着色，它们的浸透性差，颜色缺乏透明性。油漆工使用的着色剂可以自行配制，也可以在市场上购买。着色剂可直接涂于木材表面，也可涂于涂层之间，应根据产品质量要求确定只涂底色还是在底色上涂漆后，再用染料溶液着色。

3.7.4 木材漂白时常用漂白剂及使用方法是什么？

木材常用的漂白剂的配方及使用方法见表3-72。

表3-72 木材常用的漂白剂的配方及使用方法

实际使用时，应注意以下事项：

1）防止漂白剂分解失效。

2）选用适当的配方。

3）漂白后应擦洗干净。

4）漂白时应注意防腐蚀。

3.7.5 底材着色时常用着色剂的种类和特征有哪些？

底材着色剂的种类和特征见表3-73。

表3-73 底材着色剂的种类和特征

3.7.6 工业上常用的塑料如何分类？

常用的塑料分类方法有两种：

1）按照塑料的应用范围分：①通用塑料，是指产量大、价格低、通用性强，用途广泛的塑料；②工程塑料，是指力学性能较好，可以代替金属用作工程结构材料的一类塑料。

2）按照树脂受热时的特性分：①热塑性塑料是由可以多次反复加热仍具有可塑性的树脂所制得的塑料，可以多次反复加热重塑，其基本性能不变；②热固性塑料是由受热而能固化成不溶物质的树脂所制得的塑料，它不能再加热熔融重新制作其他制品。

3.7.7 工业上的常用塑料及其特性是什么？

常用塑料的特性见表3-74。

表3-74 常用塑料的特性

（续）

3.7.8 塑料制品进行表面预处理目的是什么？

塑料由于质轻、机械加工性能优良（较好的减摩、耐磨和自润滑性能）及具有其他独特的物理化学性能（对酸、碱、有机溶剂具有较高的耐腐蚀能力）而被广泛使用。但通常塑料制品因结晶度大，极性小，且加工贮运过程中也存在污染，影响涂层与塑料的附着力。因此，涂装前应进行基体调整和表面处理，才能获得满足要求的涂装质量。

塑料制品进行表面处理的目的和作用内容如下：

（1）修理缺陷 其目的是通过打磨、涂底漆等表面处理过程，去除毛刺、针孔、裂缝等缺陷。

（2）除去表面静电和灰尘 其目的是通过溶剂擦洗、高压空气吹干等表面处理，创造一个清洁的被涂塑料表面。

（3）封闭 其目的是通过涂底漆等表面处理过程，阻止塑料中增塑剂的迁移，保证涂膜的涂装质量和塑料基材的性能不发生变化。

（4）清除脱模剂 其目的是通过溶剂擦洗、碱水洗等表面处理，消除塑料中对涂膜附着危害极大的和在塑料成型过程中添加的各种脱膜剂，使涂膜牢固附着。

（5）表面改性 其目的是通过打磨、表面活性剂处理、火焰处理、电处理等表面处理过程，使附着面积增大或使表面产生有利于涂膜附着的化学物质或化学键，增强涂膜的附着力。

3.7.9 塑料制品进行表面预处理的内容有哪些？

1.去应力

（1）用溶剂降低应力 其方法是在塑料表面喷涂适当的溶剂，使得高应力区在溶剂的作用下发生应力释放，从而使得整个表面应力趋向均匀。常用溶剂的基本组成（质量分数）是：乙酸丁酯45%，乙酸乙酯25%，醇类15%，其他15%。

（2）退火去应力 其方法是控制温度在塑料的热变形温度低10℃的温度下，对塑料制品进行退火处理。

2.清除表面污物

常用的清洗方法如下：

1）溶剂清洗。

2）用中性或碱性清洗剂清洗。

3）砂纸打磨。

3.去静电

去静电的方法有：

1）在不影响涂层的粘附前提下，在塑料制品表面涂防静电液。

2）压缩空气通过火花放电装置使空气离子化，再吹塑料表面，既能除尘又能除静电。

3）在不影响涂层的粘附前提下，在塑料中添加防静电剂，再制造成品。

4.表面改性

（1）机械处理法 其主要内容是使用带有棱角的磨料在压缩空气推动下高速冲击塑料制品表面，该种方法适用于厚壁制品。

（2）溶剂浸蚀法 即对不同的塑料用相应的有机溶剂来处理。例如用三氯甲烷、酮、酯、甲苯等处理聚碳酸酯塑料，用丙酮、环己酮、甲苯等处理聚氯乙烯，用某些脂肪烃、甲苯、三氯乙烷等处理聚烯烃塑料。

（3）化学氧化处理 其溶液配方及操作条件见表3-75。

表3-75 塑料制品化学氧化处理溶液配方及操作条件

（4）火焰处理 其方法是利用可燃气体的氧化焰处理塑料制品的表面，通过增大塑料制品的表面粗糙度值和极性，提高涂层的附着力。在实际操作时，应保持空气过量，保证火焰燃烧完全，同时火焰温度应保持在1000～2500℃，处理时间尽量缩短。

（5）紫外线照射 其方法是利用高能量短波紫外线照射处理，使得塑料表面生产极性基因，提高涂层的附着力。紫外线处理适用于板状制品，对形状复杂的制品效果不佳。实际操作时应戴防护眼镜，且应具有排气设备，以排除臭氧。

（6）电晕处理 又称电火花处理，其方法是利用尖端型和狭缝型电极，通过施加高电压的方法使得空气电离产生臭氧，通过臭氧使得塑料表面发生氧化，增加表面极性，同时通过电场中产生的动态电子冲击塑料表面，增大表面粗糙度值，提高涂层的附着力。

（7）低温等离子体处理 其方法是使用高频率，微波等在13～133Pa的压力下产生的低温等离子体作用到塑料表面，通过电离状态的气体和紫外线等能量的作用，使塑料表面发生化学变化，提高涂层的附着力。实际使用时，应根据不同种类的塑料使用不同的等离子体：

1）对聚乙烯塑料，用氧等离子体、惰性气体等离子体处理的效果好。

2）对聚丙烯塑料，用氧等离子体处理的效果较好，而用惰性气体等离子体处理的效果不好。

（8）表面接枝 在塑料表面用接枝聚合反应，可以引入极性基团，改变表面化学结构，提高涂层的附着力。可采用触媒法、氧化法、光照法或放射线法进行接枝反应。接枝法适用于表面极性小的聚烯烃和氟塑料。

3.7.10 橡胶材料如何分类？

橡胶根据来源一般分为天然橡胶和合成橡胶。橡胶的种类很多，按其结构类型分类见表3-76。

表3-76 橡胶的分类

3.7.11 橡胶材料进行表面预处理有哪些内容？

在涂装过程中，由于橡胶其材料结构导致的表面特性（表面张力小）及加工方法等产生的表面状态的多样性和复杂性，使橡胶制品涂装前的表面处理更加重要。

对橡胶材料进行表面处理的目的是提高涂层在其表面的附着力，其主要内容：

1）消除表面静电，除去吸附的灰尘。

2）清除脱膜剂。

3）修理加工产生的表面缺陷。

4）增加表面积，提高表面粗糙度值。

3.7.12 橡胶材料表面预处理方法有哪些？

对橡胶材料通常采用的表面处理方法主要有机械打磨法、溶剂处理法、偶联剂处理法、氧化法和等离子处理法等。

1.机械打磨法

机械打磨法是最经济最简单的橡胶表面处理方法之一。其主要方法内容是通过打磨将表面灰尘、老化的表面层、残留在表面及渗出表面的脱模剂全部打磨掉。

通过采用不同粒度的砂布可使表面产生一定的粗糙度，提高了基材的表面积，使涂料有一定的锚固效果，从而提高涂层的附着力。

机械打磨法的缺点是产生一定量的橡胶粉粒，易形成二次污染，因此在打磨后一定要将表面用吸尘器或压缩空气吸吹干净。

2.溶剂处理法

与机械打磨法一样，溶剂处理法也是橡胶表面处理中最简单和最有效的物理处理方法之一。处理时选择适当的溶剂对底材表面处理质量至关重要，不同的橡胶材料可选择不同的溶剂体系。例如：

1）丁苯橡胶、氯丁橡胶和天然橡胶可采用甲苯、二甲苯或200#溶剂汽油等溶剂。

2）聚氨酯橡胶和丁基橡胶一般采用甲乙酮、丙酮、二氯乙烷等溶剂处理。

同时为了达到良好的处理结果，采用混合溶剂也是一种有效的方法。

3.偶联剂处理法

在橡胶表面采用偶联剂处理法，其主要操作内容是通过使用带有极性基团的偶联剂，在涂料和橡胶底材间建立连接的桥梁，从而达到增加涂层附着力的目的。

偶联剂处理法在涂料和胶粘剂工艺中应用广泛。必须注意的是，使用偶联剂处理方法时，常常通过化学方法（如酸浸渍）使橡胶表面产生可与偶联剂反应的羟基、羧基、氨基等活性基团，然后方可进行偶联剂表面处理。因此，偶联剂法处理会大大增加涂装施工成本，实际选用时应合理选择。

4.氧化处理法

氧化处理法的主要内容是通过氧化等反应（用火焰或强氧化剂对橡胶表面进行氧化处理，如硫酸、硝酸或次氯酸等）在橡胶底材表面引入极性基因（如羟基、羧基及羰基等），从而增加橡胶表面的极性，改进涂料对底材表面的润湿性，提高涂层的附着力；同时通过对橡胶表面侵蚀，产生多孔性结构，也进一步增加涂层的附着力。

用氧化处理方法时，应特别注意处理液的组成、处理温度、时间等条件，而且由于不同的制品、不同的涂料要求不同，需进行优化试验确定。因此，经处理过的表面应尽快进行涂装，避免由于长时间放置后表面失去活性；更不得用手去接触已处理过的表面。

5.等离子处理方法

等离子体方法，又称电处理方法，其基本操作内容是用射频能量的离子化气体，在低压下于密封腔中对橡胶表面进行处理，使橡胶表面产生氨基、羟基等活性基团，通过显著降低橡胶表面润湿接触角，同时使得橡胶表面产生微观打毛的效果，从而大大提高涂料的附着力。

根据等离子处理方法产生等离子体的方式不同及表面处理方法不同，又分为辉光放电处理法、等离子体喷枪表面处理法、等离子表面聚合物处理法和电晕处理法等。等离子体表面处理法的特点是效率高，可连续化生产，但对大件物体使用这种方法，目前工艺上还有一些困难。

3.7.13 墙体材料的表面预处理内容有哪些？

墙体材料表面处理的原则是：创造一个清洁、干燥、中性、平整的基体面。

1.混凝土、水泥及水泥砂浆材料的表面处理

混凝土、水泥及水泥砂浆材料的特点是干燥速度慢、吸水率高、表面粗糙、碱性强，因此一般处理步骤如下：

1）脱脂，用温碱水或清洗剂去除表面油脂等污物，然后用清水清洗干净。

2）表面清洁，用硬毛刷或者钢丝刷去除表面泛碱物、灰浆和其他疏松物质。

3）控制pH值，采用酸洗或酸蚀的方法控制其pH值小于8。

4）消光处理，通过打磨、酸蚀或者涂刷处理液的方法使得表面变粗糙，提高涂层附着力。

5）空隙处理，根据使用环境的不同，选择合理的材料将混凝土等表面的气穴和孔洞填平。室外和潮湿环境用水泥或有机腻子填平，室内干燥环境可以用石膏或聚合物腻子填平。

2.砖、石类材料的表面处理

砖、石类材料的特点是多孔、渗透性强，且基层中的碱和可溶性盐分容易析出，因此一般处理步骤如下：

1）脱脂。

2）表面清洁。

3）打磨。

4）修补，用腻子等修补孔洞、裂缝等缺陷。

3.石灰、石膏材料的表面处理

石灰、石膏材料的表面处理的一般步骤如下：

1）表面清洁。

2）修补，可用石灰∶石膏=1∶2的混合物对小裂缝进行修补和用于表面平整，用水泥∶砂∶石灰=1.5∶7∶0.1的混合物对大裂缝和孔洞进行修补。

3）中和（控制pH值），先用质量分数15%的磷酸刷洗，搁置10min后再用清水清洗干净。

4.石棉水泥材料的表面处理

石棉水泥材料的一般处理步骤如下：

1）表面清洁。

2）修补，用有机腻子或质量分数为10%的乳胶的水泥进行修补。