漆膜附着力的检测及其影响因素

文/王平

摘要：本文从理论上介绍了漆膜附着力的检测方法及其影响因素，以及测定漆膜附着力对考核漆膜性能优劣的重要性。

1 前言

漆膜附着力（adhesion）指漆膜与被附着物体表面之间，通过物理和化学作用相互粘结的能力。如果从实用角度来说，附着力当指漆膜从板材上除掉需要的力，这种力才是漆膜与板材相互结合的粘结力。

漆膜的附着力是考核漆膜性能好坏的重要指标之一，只有漆膜具有一定的附着力，才能满意地附着在被涂物体的表面上，才会发挥涂料所具有的装饰性和保护作用。达到应用涂料的目的。不然的话，漆膜在被涂物的表面上不具有良好的附着性，即使它具有再好的装饰性和保护性，也是没有应用的实际意义。

2 漆膜的附着机理

漆膜的附着机理，分为机械附着和化学附着二种：机械附着力取决于被漆板材的性质（粗糙度、多孔性）以及所形成的漆膜强度。化学附着力指漆膜和板材之间的分界面漆膜分子和板材分子的相互吸引力，取决于漆膜和板材的物理化学性质，人们有解释漆膜附着机理时，一般认为化学附着的说法比较切合实际。在化学附着的内聚力之中，包括静电的力，范德华吸引力、氢键的力和化学亲合力。这些力决定了涂料对被涂物体表面的附着性。

（1）漆态成膜物质对板材的润湿程度；

（2）固体表面上定向吸附层的形成；

（3）漆膜形成过程中在成膜与固体表面的边界上引起双电子层。

因此，在研究漆膜的附着力时，确定漆膜从板材上撕掉的类型是十分重要的，大致可分为三种类型。

（1）粘型的类型：漆膜完全从表面上脱落；

（2）内聚类型：漆膜裂开或起层，附着力大于内聚力；

（3）混合类型：漆膜从表面上部分地脱落，即漆膜本身部分地裂干，附着力接近内聚力。

一般认为，漆膜的附着性取决于成膜物质中，聚合物（或分子量更低的预聚物）的极性基因，如-OH，或者-COOH与被涂物表面的极性基之间的相互结合，为了使这种极性基相互结合得好，让聚合物分子更好地湿润被涂物表面，使聚合物的极性基接近于被涂表面的极性基，当两者分子之间的距离变得非常小时（达到1A以内），极性基之间由于范德华力或氢键的作用产生附着平衡。

3 附着力测定方法

漆膜附着力测定方法，大致分为两种：一种是使漆膜从涂饰表面上分离时所需之力的直接测定方法，另一种是漆膜在其它性能测定时的间接测定法。

3.1 直接附着力测定法

（1）扭开法（剥离试验法）；

（2）拉开法；

（3）超声振荡试验法；

（4）超离心附着力测定法；

（5）B.B迭里亚巾附着力测定法；

（6）附着力仪法。

3.2 间接附着力测定法

（1）在压力机上测定漆膜的附着力；

（2）刀割法测定漆膜的附着力：

a.切格法

b.刮除法

c.微型刀法

d.粘结方法

e.画圈法

4 影响漆膜附着力的因素

4.1 漆膜与被涂表面的极性适应性

4.1.1 从分子结构、分子的极性及分子相互作用的力等观点的研究，得知漆膜的附着力产生于涂料中聚合物的分子极性基定向与被涂表面极性分子的极性基之间的相互吸引力。只有两者之间极性基相适应，才会得到附着力好的漆膜。否则的话，极性好的涂料，涂在非极性的板材上，或者非极性涂料涂在极性的板材上，都不会得到附着力良好的漆膜。例如，将过氯乙烯漆涂在金属板材上，附着力差。环氧树脂漆涂在乙烯塑料板材上，附着力也差。由此可见，想要得到好的附着力，必须选择与涂料极性相适应的板材。

4.1.2 漆膜与被涂表面的粘附程度将随成膜物极性增强，因此在成膜物质中加入各种极性物质时，将会使附着力增大。

4.1.3 漆膜与被表面任何一方的极性基减少，是影响漆膜附着力的一个原因。

（1）金属板面存在污物、油脂、灰尘等降低了金属表面的极性，引起附着力的降低。

（2）漆膜中极性点的减少，也会降低附着力。例如：氨基醇酸漆烘干成膜时，醇酸树脂的-OH与氨基树脂中的-CH2OH进一步交联而不断被消耗了，造成了附着极性点的不断减少，这就是氨基醇酸漆烘干后，附着力降低的一个原因。因此该漆烘干时间越长，漆膜附着力越下降。

另外，聚合物分子内的极性基自行结合，也会造成极性点的减少，降低附着力。例如：环氧树脂对金属的附着力好，主要是由于环氧树脂与金属间形成的氢键联接，-OH以适当的距离分散着，相互之间吸引困难，极性基没有减少。漆膜对金属表面产生良好的附着力，不仅取决于极性，而且也取决于分子的移动性。对于高分子化合物中的大分子，移动困难，把它们的溶液涂在金属表面上，由于大分子的定向作用较差，极性基就不容易起吸附作用，这就是硝基漆，过氯乙烯漆附着力低的主要原因。相反，在金属表面上涂较低的分子状态的成膜物质，则低分子的极性基就容易吸附在金属表面上，得到较好的附着力。例如，采用植物油制成的可溶性酚醛树脂漆附着力就好。

在成膜物质-颜料-金属表面系统中，颜料与金属表面没有直接接触的可能性，这是由于分子的极性基，不仅能在金属表面上定向，而且也能在颜料颗粒的表面上定向，所以分子的非极性部分不能使颜料与金属表面接触。

4.2 漆膜的附着力与内聚力的相互关系

同类物质分子之间的内聚所引起的力，称为内聚力，涂层内聚力越大，附着力越差。反之，附着力越好。因此，可以采取降低内聚力来达到提高附着力的目的。

（1）降低涂层的厚度，缩小内聚力，提高漆膜对金属板材的粘附强度。

（2）涂料中加入适当颜料，降低内聚力，提高漆膜对金属板材的粘附强度，所以色漆比清漆的附着力好。

涂料在干燥过程中，随着溶剂的挥发，交联的产生，会使漆膜产生收缩现象，引起附着力的降低。

4.3 表面张力与湿润现象对涂层附着力的影响

4.3.1 漆膜的附着力，产生于涂料与被涂金属表面极性基的相互吸引力，而这种极性基的相互吸引力取决于涂料对被涂金属表面的湿润能力，这种涂料对被涂金属表面的湿润能力又取决于表面张力。因此，降低表面张力，才能提高湿润效率，增加漆膜对金属表面的附着力。

4.3.2 涂料在应用中，必须是很好的流动态，即使粉末涂料也必须达到流动态。通过涂料的流动来湿润被涂表面，达到附着的目的。一般认为涂料湿润得不好，界面接触就小，附着力就差。反之，涂料湿润得好，界面接触就大，附着力就好。

4.3.3 溶剂对树脂的溶解能力差。往往使聚合物形成卷曲结构，对金属板材湿润性差，引起漆膜附着力降低。

4.3.4 涂料中有低分子量的物质或者助剂（例如：硬脂酸盐、增塑剂等）的存在，它们会在涂层和被涂物的界面间形成弱的界面层，减少极性，降低附着力。另外，金属表面也往往不是纯净的，常常有水、灰尘、酸、碱等杂质存在，这些都会造成弱的界面层，降低附着力。

4.4 热膨胀系数对漆膜附着力的影响

我们知道，一切材料受温度变化的影响，它们积极的收综和膨胀也都不一样（因膨胀系数不同），所以当涂料被涂于物体表面时，受热胀冷缩的影响，使涂料与被涂表面之间的粘结点遭到不同程度的破坏。因此，涂料的热膨胀系统越小，涂膜的附着力越好。例如：环氧树脂热膨胀系数比其他树脂小，所以环氧树脂附着力好。

一般认为，漆膜的温度膨胀系数明显地大于金属的相应系数，所以在温度变动时，漆膜的膨胀或收缩程度都比板材大，引起漆膜的相应变形，产生皱纹、龟纹等，从而降低了漆膜的附着力。

4.5 样板的表面处理对漆膜附着力的影响

4.5.1 样板表面喷砂和砂布打磨，能增加漆膜的附着力，这是由于板面形成了粗糙不平的凹凸面，使有效的附着面积增大。

4.5.2 除掉了表面的污物，获得了极性表面。因此，表面处理得越彻底，附着力越好，但是，被处理过的表面必须即时应用，不宜放置过久，否则影响漆膜的附着力。

4.5.3 金属板材的材质对附着力也有影响。