涂料附着力测试与标准简介
涂料工业：
什么是附着力？
涂膜的附着力是指涂膜与被附着物体表面之间或涂膜各涂层之间，通过物理和化学作用相互粘结的能力。
附着力是检测涂料品质好坏的一项重要的技术指标：附着力好的涂膜经久耐用，具备使用要求的性能；附着力差的涂膜容易起泡、龟裂、脱落等问题，影响正常使用。
广义上讲附着力可分为二类：主价力和次价力。化学键即为主价力，具有比次价力高得多的附着力。次价力基于以氢键为代表的弱得多的物理作用力。这些作用力在具有极性基团(如羧基)的基材上更常见，而在非极性表面如聚乙烯上则较少。
附着力的机理：
一、机械连接理论
这种附着的机理主要是针对界面不平整，含有孔、洞或裂隙的基材上的涂装。当涂料涂于基材表面时，涂料能够润湿渗透进入这些缝隙，这样等涂膜固化以后，这些进入缝隙的涂膜则能够起到类似于钉子的作用，从而抓牢底材。
机械附着的机理在例如木材、喷砂处理、机械打磨等方面都有一定的表现。
二、共价键理论
共价键理论是指在涂膜与底材接触后，形成某些共价键，这类型的链接力是最牢固、最耐久的。形成的前提是要求在涂膜与底材中有相互契合的化学基团，这些基团在靠近后，能够形成化学键。
例如某些有机硅烷对玻璃、金属及有机矿石的附着力增强；再如某些底材带有羟基、羧基与涂料中固化剂的链接等。
三、范德华力理论
范德华力是提供常规附着力的最常见的一种力。当涂膜与底材近距离接触后，分子相互接近而产生吸引力。
这种吸引力是一种短程的相互作用，一般在0.3-0.5nm有较强的效果。另外，分子的相对分子质量越大、变形性越大、越容易被极化，则作用力更强。
四、静电理论
涂层和底材表面均有一定的电荷残存散布，当涂料和底材近距离接触时，这些电荷相互吸引可以促进涂膜的附着。
五、氢键理论
氢原子在与电负性大的原子（如O、N、F等）形成共价键时，电子偏向电负性大的原子，而使氢原子带有正电。因此当涂料中含有类似-OH、-COOH等基团时，又在基材含有负电基团时，可能会形成氢键效应，从而提升涂膜的附着力。该类亲水基团可能会影响涂膜的耐水性。
六、扩散理论
当涂膜涂布于底材上时，两相亲和的大分子可能通过扩散形成交错，从而提升附着力。该种作用力只能发生在两相亲和的涂层和底材间，因此大多作用于层间附着，尤其是统一体系的两涂层间的附着。
涂层对被涂物的保护在很大程度上受涂层（涂料）与基材之间的附着强度影响，而附着的强度大小不仅与基材的表面状态、表面物质组成及材料本身的致密性有关，还与涂层中成膜物的收缩应力、表面张力、结晶性与极性官能团的体积大小等因素有关。涂膜与底材之间可以通过机械结合、物理吸附等形成氢键和化学键，互相扩散等作用结合在一起，这些作用所产生的附着力，决定了涂膜与底材之间的层间附着力。在涂料的涂装中，参与附着力的机理是多样的，往往含有多种作用力。
涂料行业广义的附着力测试简介：
（1）GB/T 1720-2020划圈法附着力
样板固定在测定仪上，为确保划透涂膜，酌情添加砝码，按顺时针方向，以80-100r/min均匀摇动摇柄(或80-r/min电动法)，以圆滚线划痕，标准圆长7.5cm，取出样板，评级。实验中需要注意以下几点：
（a ）测定仪的针头必须保持锐利，否则无法分清1、2级的分别，应在测定前先用手指触摸感觉是否锋利，或在测定若干块试板后酌情更换。
（b）先试着刻划几圈，划痕应刚好划透涂膜，若未露底材，酌情添加砝码；但不要加得过多，以免加大阻力，磨损针头。
（c）评级时可以7级（最内层）开始评定，也可以1级（最外圈）评级，按顺序检查各部位的涂膜完整程度，例如，部位1涂膜完好，附着力最佳，定为1级；部位1涂膜坏损而部位2完好的，附着力次之定为2级。依据类推，7级附着力最差。通常要求比较好的底漆附着力应达到1级，面漆的附着力可在2级左右。
（2）划格法测定附着力
划格法附着力测试标准主要有GB/T 9286-2021/IDT,ISO 2409、ASTM D 3359。其测试方法和描述基本相同，只是对于附着力级别的说明次序刚好相反。ASTM D 3359是5B-OB级由好到坏，而ISO 2409是0-5为由好到坏。
根据涂层的厚度选用不同刀锯的划格器：
实验工具是划格测试器，它是具有6个切割面的多刀片切割器，切刀间隙1mm、2mm和3mm（刀头可以更换）。将试样涂于样板上，干燥16小时后，用划格器平行拉动3-4cm，有六道切痕，应切穿涂膜至底材；然后用同样的方法与前者垂直，切痕同样六道；这样形成许多小方格。对于软底材，用软毛刷沿网格图形成每一条对角线，轻轻向前和后各扫几次，即可评定等级；而对于硬质底材，先清扫，之后贴上胶带（一般使用3M胶带），且要保证胶带与实验区全面接触，可以用手指来回摩擦使之接触良好，然后迅速拉开，使用目视或者放大镜对照标准与说明附图进行对比定级。其分级的标准描述为：
* 本方法不适用于涂膜厚度大于250μm的涂层。
（3）拉开法附着力
拉开法附着力是指在规定的速率下，在试样的胶结面上施加垂直、均匀的拉力，以测定涂层或涂层与底材间的附着破坏时所需的力，以MPa表示。此方法不仅可检验涂层与底材的粘接程度，也可检测涂层之间的层间附着力；考察涂料的配套性是否合理，全面评价涂层的整体附着效果。拉开法测试的相关标准有GB/T 5210-2006/IDT，ISO4624：2004、ASTM D-4514等。
其中ASTM D-4514为便携式拉开法，一般为现场检测使用，为单侧拉拔，试验数据比GB/T 5210较小。
GB/T 5210为实验室使用，有样板对接、试柱对接、单侧拉拔3种方式，大量试验数据表面当样板厚度在10mm以上，单侧与样板对接结果差异较小。
拉开法附着力测试示意图：
三种检测方法各有优缺点，具体可参考以下表格：
划圈法、划格法均属于间接测定法，测试结果以分级表示。由于主要依靠人眼判别，切割过程中准确度相当不容易掌握好，存在个体经验差异从而造成误差。但是操作简单快捷，被广泛应用。
拉开法适用于较厚涂层，单涂层和多涂层体系，测定涂层之间的附着力时，可优先选用该方法。拉开法属于直接测定法，能用数值表示涂层附着力，可用于研究涂料配方是否合理及全面评价涂层整体附着效果。此法较为复杂，且须等胶黏剂完全固化后才能进行试验,试验时间较长。
