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一、附着力理论和机理

当两物体被放在一起达到紧密的界面分子接触，以至生成新的界面层，就生成了

附着力。附着力是一种复杂的现象，涉及到界面“”的物理效应和化学反应。因为

通常每一可观察到的表面都与好几层物理或化学吸附的分子有关，真实的界面数

目并不确切知道，问题是在两表面的何处划界及附着真正发生在哪里。

当涂料施工于底材上，并在干燥和固化的过程中附着力就生成了。这些力的大小

取决于表面和粘结料(树脂、聚合物、基料)的性质。广义上这些力可分为二类：

主价力和次价力(表1)。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)的底材上更常见，而在非极性表面如聚乙烯上则较少。

表1：键的强度和键能强度类型能量(千卡/摩尔)实例

共价键主价力15～170绝大多数有机物

氢键次价力12水

色散力次价力10绝大多数分子

偶极力次价力5极性有机物

诱导力次价力0.5非极性有机物

涂料附着的确切机理人们尚未完全了解。不过，使两个物体连接到一起的力可能

由于底材和涂料通过涂料扩散生成机械连接、静电吸引或化学键合。根据底材表

面和所用涂料的物理化学性质的不同，附着可采取上述机理的一种或几种。一些

提出的理论讨论如下：

1、机械连接理论

这种涂层作用机制适用于当涂料施工于含有孔、洞、裂隙或空穴的底材上时，涂

料能够渗透进去。在这种情况下，涂料的作用很象木材拼合时的钉子，起机械锚

定作用。当底材有凹槽并填满固化的涂料时，由于机械作用，去掉涂层更加困难，

这与把两块榫结的木块拼在一起类似。对各种表面的仪器分析和绘图(外形图)表

明，涂料确实可渗透到复杂隧“道”形状的凹槽或裂纹中，在固化硬化时，可提供

机械附着。各种涂料对老的或已风化的涂层的附着，以及对喷砂底材的附着就属

于这种机理。磷酸锌或铁与涂料具有较大的接触面积，因而能提高附着和耐蚀性。

表面的粗糙程度影响涂料和底材的界面面积。因为去除涂层所需的力与几何面积

有关，而使涂层附着于底材上的力与实际的界面接触面积有关。随着表面积增大，

去除涂层的困难增加，这通常可通过机械打磨方法提供粗糙表面来实现。（截面

的几何面积和实际的界面面积的比较见图3）。实际的界面接触面积一般比几何

面积大好几倍。通过喷砂使表面积增加，结果附着力增加，见图4。显然由于其

他许多因素的影响，附着并不按相同比例增加，不过通常可见到显着的增加。

只有当涂料完全渗透到不规则表面处，提高表面粗糙度才有利，若不能完全渗入，

则涂料与表面的接触会比相应的几何面积还小，并且在涂料和底材间留有空隙，

空隙中驻留的气泡会导致水汽的聚积，最终导致附着力的损失。

经常通过对已固化的涂层进行磨砂处理，可改进层间附着力(特别是在汽车涂料

中)，特别是在底色漆/清漆体系中，要求清漆平滑、光亮且表面能低，因此第二

层清漆的附着有一定的困难。这一问题当涂料在比原定温度高得多的温度下固化

或烘烤时间延长时变得更为严重，这两种情况下，对该表面进行轻度打磨表明，

附着力可显着提高。虽然表面粗糙化能提高附着力，但必须注意避免深而尖的

形状，由于粗糙化生成的尖峰会导致透影(看到底材)，在某些情况下并不希望这

样；而且，深而尖的隆起会形成不均一的涂层，从而生成应力集中点，附着力降

低，从而耐久性下降。

只要涂膜稍具流动性，涂膜收缩，厚度不均匀以及三维尺寸的变化就很少会生成

不可释放应力,但随着粘度和涂层刚性的增加以及对底材的附着力逐渐形成会生

成大量的应力，并残留于干漆膜中。显然在固定施工参数(湿膜和干膜厚度)时，

凸起部分的涂层厚度比凹陷处小，导致物理性质不同。这种不均一涂层具有很高

的内部应力，在投入应用时，会进一步受到修补漆溶剂的侵蚀或老化的影响，偶

而会超过涂膜的应力承受能力，导致裂纹、剥落或其他涂膜完整性的降低。

电镀金属对聚乙烯和ABS塑料的附着力证明是来源于机械连接。金属电