粘附力、粘附摩擦力、植绒粘附力和粘附力测试

粘附是指不同表面或材料由于分子间作用力而相互粘附的趋势。它在材料科学、摩擦学（研究摩擦、磨损和润滑的学科）、涂层、粘合剂和制造工艺中起着至关重要的作用。粘附源于两种材料界面处的各种分子间和机械相互作用。没有单一理论可以解释所有情况；相反，通常是多种机制同时发挥作用。

基本理论如下：

• 机械锁定：粘合剂渗入基材表面的孔隙、空隙或不规则处，形成物理锁定。
• 吸附（热力学/润湿）：涉及分子间作用力，导致物理吸附。
• 化学键合：在界面上形成离子键、共价键或氢键。
• 静电学：电荷转移会形成双电层，从而产生吸引力。
• 扩散：当两种材料均为相容聚合物时，聚合物链会通过界面相互扩散。
• 酸碱作用：接受和提供电子的区域之间的相互作用。

这些机制决定了粘合强度，而粘合强度受表面粗糙度、清洁度和材料相容性的影响。

在摩擦学中，粘附力对摩擦力有显著影响，尤其是在干燥或无润滑接触的情况下。粘附摩擦理论认为，摩擦力源于粗糙表面实际接触点（凸起）处形成的强粘附键。当表面滑动时，这些粘附键断裂，所需的力等于摩擦力。

Temel özellikler:

• 由于表面粗糙，实际接触面积远小于表观面积。
• 滑动过程中，粘附键形成和断裂，导致磨损（粘附磨损）。
• 对于橡胶等软材料，摩擦涉及滞后（粘弹性形变）以及粘附。

在清洁、光滑或柔软的表面（例如，轮胎与路面的摩擦）上，粘附摩擦力占主导地位；而在粗糙的表面上，形变/滞后效应占主导地位。载荷、速度、温度和环境等因素都会影响这种平衡。

植绒粘合是一种表面处理工艺，通过将短纤维（绒毛）垂直粘合到表面上，形成天鹅绒般的质感。它广泛应用于纺织品、汽车内饰、包装和装饰品中，以达到美观、触感或功能性（例如，保光、隔热）的效果。

该工艺依赖于绒毛纤维与粘合层之间的牢固粘合力：

• 表面处理（清洁、涂底漆以提高附着力）。
• 粘合剂涂抹（通常为丙烯酸或聚氨酯）。
• 植绒应用：纤维（尼龙、人造丝、聚酯纤维，长度为 0,25-5 毫米）通过静电作用被排斥到湿粘合剂中，通常用于垂直方向。
• 干燥/硬化。
• 去除多余纤维。

静电植绒使纤维带电，并在电场中排列，从而形成致密均匀的涂层。

粘合质量取决于粘合剂的开放时间、表面能和固化条件。粘合力差会导致纤维脱落，而耐久性则通过测试来确定。

粘合强度是通过标准化的机械测试来确定的，这些测试测量分离粘合材料所需的力。常用方法包括：

• 剥离测试：测量以受控角度（通常为 90 度或 180 度）从基材上剥离柔性材料（例如胶带或涂层）所需的力。适用于压敏胶粘剂。
• 搭接剪切试验：将两块用粘合剂粘合的基材搭接在一起，施加平行于粘合面的拉力直至其断裂。该试验用于评估剪切强度。
• 拉伸试验：将模具连接到涂层上，施加垂直拉伸力拉动涂层，测量其与基材的粘合力。
• 横切/胶带测试：在涂层上进行网格切割，贴上胶带并撕下，根据去除的材料进行分级。
• 划痕试验：铅笔在逐渐增加的载荷下划伤表面；分离的临界载荷表明了粘附力。

标准（例如，搭接切割的 ASTM D1002 标准、交叉切割的 ASTM D3359 标准）确保了可重复性。失效模式（粘合剂失效、内聚失效、基材失效）有助于了解粘合质量。

美国材料与试验协会 (ASTM) 和国际标准化组织 (ISO) 等机构制定了附着力标准，旨在对涂料、粘合剂、油漆、清漆及相关材料的附着力强度进行可重复且可比的评估。这些标准涵盖了制造业、汽车业、航空航天业和建筑业等行业的定性和定量测试。ASTM 和 ISO 标准有很多相似之处，但并非总是完全相同。

最常被引用的标准主要集中在涂料和油漆方面：

• 胶带/交叉切割粘合力测试：
• ASTM D3359 标准测试方法通过胶带测试评估粘合力，包括两种方法：方法 A，X 形切割法，适用于厚度大于 125 μm 的涂层；方法 B，交叉扫描法，适用于较薄的涂层。该方法在粘贴和移除压敏胶带后，提供 0（差）到 5（优）的定性评级。它常用于快速的现场或实验室评估。
• “ISO 2409 油漆和清漆 - 划格试验”标准与 ASTM D3359 方法 B 类似，但技术上并不等同。它允许在木材等非金属表面上进行测试。
• 拉伸粘合力试验：
• 标准“ASTM D4541：使用便携式附着力试验机测定涂层拉伸强度的标准方法”提供了一种定量测量方法，用于测量将玩偶从涂层上拉下来所需的拉伸强度。该标准适用于金属表面，并提供以psi或MPa为单位的数值。
• ISO 4624《涂料和清漆——附着力拉伸试验》标准规定了使用一个或两个拉伸试样的试验方法，适用于单层或多层体系。在国际上，它通常与ASTM D4541标准同义使用。
• 其他重要标准：
• “ASTM D6677 标准测试方法，用于评估刀片粘附力。”
• “ASTM D2197 有机涂层刮擦附着力测试标准”。
• “ASTM C633 热喷涂层附着力或内聚强度的标准试验方法”。
• “ASTM B571 金属涂层定性附着力测试标准规程”。
• “ASTM D1002 标准试验方法，用于测定用单层粘合剂粘合的金属试样在拉伸载荷（金属对金属）作用下的表观剪切强度”。
• “ISO 4587 粘合剂 - 刚性-刚性粘合组件的拉伸强度、推力强度和剪切强度的测定”（类似于 ASTM D1002 标准）。

这些标准能够可靠地评估粘合性能，有助于预测对湿度、温度和机械应力等环境因素的抵抗力。

多年来，凭借我们经验丰富的专业团队，我们始终关注客户需求，提供先进的测试服务，并协助客户建立、实施和改进管理体系。在此基础上，我们也为企业提供粘合力、粘合摩擦力、植绒粘合力以及其他粘合力测试服务。