附着力

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两种不同物质接触部分间的相互吸引力。这种吸引力是两种物质分子间存在着相互作用的吸引力的一种表现,只有当两种物质分子间的距离非常小时(小于10-8米)才能显示出来。因为从微观角度看,固体的表面往往是凸凹不平的,所以两种固体接触时不能显示出附着力的作用。由于液体与固体能够密切接触,因此液体与固体间就能显示出附着力的作用。液体浸润固体的现象,就是由于在与固体相接触的液体附着层中,附着力发生作用的结果,当附着力大于液体的内聚力时,液体就会浸润固体。 [1] 
中文名
附着力
外文名
adhesion
释    义
物质接触部分的相互吸引力
原    理
剥离方法施加应力
测定方法
划圈法、划格法、拉开法

附着力简介

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两种固体一般不能密切接触,它们之间的附着力不能发生作用;液体与固体能密切接触,它们之间的附着力能发生作用。例如涂料与所涂敷的物体之间具有附着力。
漆膜与被涂面之间通过物理和化学作用结合在一起的坚牢程度。被涂面可以是裸露底材,也可以是涂漆底材。 [2]  这种结合力是由漆膜中聚合物极性基团(如羟基羧基)与被涂物表面的极性基相互作用而形成的。

附着力附着力测试方法

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国内的附着力测试方法一般采用以下3种:划圈法(GB/T 1720)、划格法(GB/T 9286)和拉开法(GB/T 5210)。 [3] 

附着力划圈附着力测试法

测定概述:用划圈法附着力测定仪进行附着力测试,按照圆滚线划痕范围内漆膜的完好程度评定附着力,结果以分级表示。
仪器及试验材料:划圈法附着力测定仪、转针、4倍放大镜、软毛刷。
试验步骤:在马口铁上制备样板,漆膜实干后,在恒温恒湿环境下测定附着力。先检查测定仪的针头保持锐利,调整回转半径,直至圆滚线与标准半径5.25mm相同。固定试验样板,向后移动升降棒使转针尖端接触漆膜。按顺时针方向以80 ~ 100 r/min均匀摇动摇柄,得到长度为(7.5±0.5)cm的圆滚线,用软毛刷除去划痕上的漆屑,4倍放大镜检查划痕并评级。
评级方法:附着力共分为7个等级,按顺序检查各部位漆膜的完好程度。从1级至7级附着力依次降低,7级最差。用3块样板进行测试,结果以至少2块样板的级别一致为准。
注意事项:1)一定要保证转针的尖端锐利,否则结果的判断会受到影响无法分清楚1级和2级的区别。测试前先可用手指触摸针尖来感觉锋利程度。测量多个样板后酌情更换转针;2)先试着刻划几圈,如果针尖未划透底材,应酌情添加法码,但力不宜过大,以免增加阻力而磨损针头;3)要保证回转半径满足要求。

附着力划格法附着力测试

测定概述:当多涂层按照格阵图形被切割,并恰好穿透涂层到达基材时,评价涂层从底材分离的抗性,或多涂层体系彼此抗分离的能力,结果以分级表示。
仪器及试验材料:6刃切割刀具、透明压敏胶带、软毛刷。
试验步骤:将样板置于坚硬而平的物面上,进行90°交叉划痕的垂直切割,切割刀具要以均匀的力和速率,在涂层上形成规定间隔的格阵图形。用软毛刷沿格阵的对角线方向往返轻刷几次,除去漆屑。将75 mm透明压敏胶带的中心点放在网格上,方向与一组切割线平行,用手指将胶带在网格上的部位压平,指尖用力蹭压胶带以确保胶带与涂层良好接触,5 min内,以接近60°的角度,在0.5 ~ 1.0 s内平稳地剥离胶带。
评级方法:在良好的照明环境下,目视检查切割面涂层的脱落情况。附着力共分为6个等级,从0级至5级涂层附着力依次递减,5级最差。在样板的至少3个不同部位进行测试,如果结果不一致,差异大于1个级别单位,再另选3个部位重新测试。
注意事项:1)根据所用底材和涂层厚度,正确选择划线间隔;2)切割刀刃保持锐利状态,必要时更换刀刃;3)注意胶带黏附在涂层上的时间不宜过长,剥离角度尽可能接近60,快速平稳剥离。

附着力拉开法附着力测试

测定概述:在指定的速度下,在试样的胶结面上施加垂直、均匀的拉力,来测定涂层之间或涂层与底材之间附着力破坏时所需要的力,以N/cm2表示。
仪器及试验材料:拉力试验机、夹具、试柱、定中心装置、胶黏剂。
试样的制备:试样为2个金属试柱对接或组合件。试柱材料和表面处理应和产品实际相同。1个试柱的表面按照被试涂料规范进行涂装,用胶黏剂与另1个试柱胶结,未涂装的试柱上均匀的涂上一层薄的黏胶剂,借助定中心装置同轴心胶结,按要求固化。
试验步骤:将试样放入拉力机的上下夹具,调至对准,使其横截面均匀受力。以10 mm/min的拉伸速度进行拉开试验,直至破坏,记录负荷值,并观察断面的破坏形式。
附着力计算方法:试样被拉开破坏时的负荷值除以被试涂层试柱的横截面积,即为涂层的附着力,单位为N/cm2
破坏形式:附着破坏表示为A;内聚破坏表示为B;胶黏剂自身破坏或被测涂层的面漆部分被拉破表示为C;出现2种或2种以上的破坏形式,应注明破坏的面积百分数,大于70%为有效.
结果表示:每组被测涂层试验应不少于5对,至少3对的算术平均值作为试验结果,以附着力与破坏形式表示。
注意事项:1)应使用最小量的胶黏剂,以使在组合试样时产生一个牢固、连续、均匀的胶结面;2)试柱周围一圈的漆膜及溢出的胶黏剂要除去,以保证受力面积;3)为提高胶结试柱的黏结力,可适当打磨试柱表面。

附着力附着力的影响因素

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影响附着力的因素很多,根据吸着学说,附着强度的产生是由于涂膜中聚合物的极性基团(如羧基、羟基)与被涂物表面的极性基团结合所致。因此任何减少这种极性结合的因素均将导致涂层附着力的降低。 [3] 
(1)涂层表面的清洁度会影响附着力的好坏。例如,当被涂物表面有油渍、水分等其他污染物时,会导致附着力的降低,应尽量避免试样表面被污染,且试验前应仔细检查,用适当的溶剂或干净的软布将被试表面擦干净。
(2)涂层表面的平整度。当采用胶带法附着力时,涂层表面平整光滑,胶带能够很好地粘贴于涂层表面,进行剥离时能够真实反映涂层的附着情况;一些特殊用途的涂层表面并不平整,胶带不能紧密地接触被涂物表面,剥离后观察到的结果并不能真实反映涂层附着力,所以不建议采用胶带附着力进行试验。
(3)涂层的厚度。涂层的附着力测试必须在规定的厚度下进行,即使同一类产品的涂层,由于涂层的厚度不同,也会得到不同级别的附着力测试结果。
(4)底材的类型和表面处理也是影响附着力的一个重要因素。同一种涂料在表面处理不同的底材上附着力也会产生差异。如果想要获得良好的附着力,涂装工艺是非常重要的。
(5)涂层的干燥方式和固化程度也是影响附着力的一个重要原因。对于一般涂层,在标准环境条件下自然干燥,固化程度较好,得到的涂层附着力也较好。
(6)施工因素。在施工时应严格按照标准控制施工环境、涂装工艺、干燥程度,正确进行施工,就能得到良好的附着力效果。
(7)在施工良好的被涂物体表面,采用适当的测试方法进行附着力测试,正确评价附着力测试结果。
参考资料
  • 1.    许嘉璐,阎金铎主编 .中国中学教学百科全书·物理卷:沈阳出版社,1990
  • 2.    王大全.精细化工辞典:化学工业出版社,2003
  • 3.    许君. 涂层附着力测试方法比较及影响因素探讨[J]. 技术与经验交流, 2012, 15(10): 18-20.
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