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结合力-附着力测试

概述

两种不同物质接触部分的相互吸引力,分子力的一种表现。只有当两种物质的分子十分接近时才显现出来。两种固体的一般不能密切接触,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。

漆膜与被涂物表面结合在一起的坚牢程度而言的。这种结合力是由漆膜中聚合物的极性基团(如羟基或羧基)与被涂物表面的极性基相互作用而形成的。被涂物表面有污染或水分;漆膜本身有较大的收缩能力;聚合物在固化过程中相互交联而使极性基的数量减少等。这些均是导致漆膜附着力下降的因素。漆膜的附着力只能以间接的手段来测定。

测试方法

目前专门测定漆膜附着力的方法分为三大类型,即以划格法、划圈法为代表的综合测定法,以拉开法为代表的剥落试验法和用溶剂和软化剂配合使用的测试。

1.划格法

GB1720标准
1.适用范围:
适用于各种单一涂层附着力的测量,适用范围较广。
2.试验材料和设备:
附着力测定仪(如图3)、马口铁版:50x100x0.2-0.3mm、四倍放大镜、漆刷:宽25-35mm。
3.试验要求:
在马口铁板上制备样板三块,待漆膜干后,在恒温恒湿条件下测定。
4.测试步骤:
(1)将样板放在试验台上,固定样板。
(2)移动升降棒使转针的尖端接触到漆膜。
(3)若划痕未露底板,酌情加砝码,按顺时针方向以80-100转的转速均匀摇动手柄,
(4)划痕标准图长为75±0.5 cm,取下样板。
(5)用漆刷刷去划痕上的碎屑,以四倍放大镜检查划痕并评级。评级标准如图4
注:结果应以至少两块样板评级一致。
ASTMD3359标准
1.适用范围:只用于金属基底的涂层附着力测试。
2.试验方法概述:标准包含两种试验方法:试验方法A、试验方法B。
3.方法A:划x测试
在涂层表面划X形划痕,并切割至底层,将胶带覆盖于切痕上面,然后拉起,进行评估。
试验设备及材料:
a.尖角良好的金属刀具。
b.金属直尺(确保划出一条直线)。
c.宽度为25mm的3M610,670,710,898胶带。
d.橡皮擦
操作方法:
a.选择一个干净的表面,为利于测试,表面需干燥。
b.在涂层上划两条40mm长的割痕,并且中部相交呈X形,最小角不小于30°。
c.借助金属基底在切痕处的反光来判定是否切透,若未切透则重新换位置进行切割。并用软刷刷去涂层表面的薄片或碎屑。
d.截取75mm左右长的3M胶带,与锐角方向一致将其中心贴于切痕交叉点位置,使胶带平整的贴于切痕表面,用橡皮稳固的摩擦。
e.在90+30s时间内,尽可能的呈180°撕掉胶带。
f.检查X切口处被撕去的膜层,按照如表1标准评估附着力等级:
方法B:百格测试
a.选择一个合适的表面,放置与稳定的位置。
膜厚不超过50um的膜层,用1mm间隔划11条切痕。膜厚50um-125um的膜层,用2mm间隔划6条切痕。超过125um的膜层则使用方法A。
b.相垂直方向刻划要求的切线,用软刷除去膜层上被分离的碎屑。
c.检查切口处是否刻划到基底,若没有穿透至基底,则在其他区域重新划格。
d.截取75mm左右长的3M胶带,将其中心段贴于划痕表面,使胶带平整的贴于切痕表面,用橡皮摩擦使其接触稳固。
e.在90±30s时间内,尽可能的呈180°撕掉胶带。
f.在放大镜下检查网格区从金属基材上剥落的膜层,按照如下图2标准评估附着力等级:
ISO2409-2013(GB/T9286)
1.适用范围:
硬质底材(如钢)和软质底材(如木材与塑料)涂层附着力测试。本标准不适用于膜厚大于250um的材料,以及不适用于有纹理的涂层
2.测试设备:百格板、百格刀、放大镜:2-3倍
除非另行商议,应采用每25mm宽粘着力6N和每25mm宽10N(按照IEC60454-2来测定)的粘胶带。粘胶带宽度至少为50mm。
3.试验要求:
(1)试板应平整目无变形。试板尺寸应能介许试验在三个不同位置进行,此三个位置的相互间距或试板边缘间距不得小于5mm。
(2)当试板是由一些较软的材料制成时(如木材)最小厚度应为10mm。当试板由硬质材料制成时最小厚度为0.25mm。
(3)试验在(23±2)℃和相对湿度(50±5)%时进行。
(4)状态调节无另外商定,则应在在上述实验环境放置6h。
(5)切割数目:在每个方向上切割数应为6.
(6)切割时每个方向上间距应该相等,且间距取决于涂层厚度和底材,按照下表3:
(7)切割工具:
单刃切割工具:刀刃为20-30°,刀刃厚度为(0.43±0.03)mm,当刀刃磨损到0.1mm时,必须将其重新研磨。
多刃切割工具:具有六个刀刃,间距为1mm、2mm或3mm,1mm刀刃跨距为5mm,2mm刀刃跨距为10mm,当刀刃磨损到0.1mm时,必须将其重新研磨。见下图1
4.试验步骤:
(1)将试样放置于平整稳定的表面,以防止变形。
(2)握住刀具,均匀的以适宜间距及切割速率在形成规定数目的切割数。
(3)与原切线90°相交,进行切割,形成网格图形。
(4)用软毛刷沿对角线方向刷去碎屑。
(5)取下75mm长的粘胶带,胶带中心位于网格中心,用手指按压平整贴于表面。
(6)贴上五分钟内,以60°角在0.5s或1s内平稳的撕下胶带。
(7)参考右图2进行评级:
GB/T5270、ASTMB571其划格试验方法基本与GB9286试验方法一致。

拉开法

ISO4624-2002、GB/T5210-2006标准
1.适用范围:色漆、清漆以及相关产品单涂层或多涂层的附着力测定;适用于多种底材,易变形底材:如薄金属、塑料、木材,坚硬底材:如钢板、水泥板。
2.试验材料和设备:
(1)拉力试验机:应力不超过1MPa/s,从施力到破坏应在90s完成。
(2)试柱:由钢或镀铝圆柱组成,每个试柱一端是粘结胶粘剂/涂层的坚硬平整表面,另一端是连接拉力试验机的装置,每个试柱标准直径是20mm高不小于直径一半。如果使用直径为7mm的试柱,要进行10次测量。
(3)定心装置:确保试样同心排列,见下图8
(4)胶黏剂:双组分快干环氧胶黏剂
(5)状态调节:试板在规定条件下干燥后放置规定时间,若无另外商定,试验前,试板在温度(23±2)℃,相对湿度(50±5)%的条件下调节16h。
3.试验方法:
(1)使用两个试柱(通用方法)
从涂漆底材上截取试片,直径至少30mm,将胶黏剂均匀涂在试柱上,将试片中心放在试柱中间呈轴心排列,如图9,在易变形底材上试验时,可将底材的双面都涂上受试产品。固化后沿试柱的周线切透至底材。(2)使用单个试柱单侧试验(仅适用与坚硬底材),见图10a。
(3)仅使用试柱,一个试柱已作为涂漆底材,见图10
4.试验结果及表示
通过目测来评定破坏类型:
A-底材内聚破坏 
A/B-第一道涂层与底材间的附着破坏; 
B-第一道涂层的内聚破坏;。
n/m-复合涂层第n道与第m道间的附着破坏; 
Y-胶黏剂的内聚破坏;
YIZ-胶黏剂与试柱间的胶结破坏。
破坏强度:σ=F/A 
F:拉开时的力;
 A:试柱的面积。

最终结果表示为σ,n%举例:拉开时的力为3Mpa检测到第一道涂层的内聚破坏面积平均为20%第一道和第二道间附着破坏面积为80%,结果则表示为3MPa,20%B,80%B/C。

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