附着力剥离测试

附着力剥离测试技术综述

附着力剥离测试是评价涂层、薄膜、粘合剂或层压材料与基材之间结合强度的核心方法。其本质是通过施加外力，使界面发生分离，并定量测定该过程所需的力或能量，从而表征附着性能的优劣。

1. 检测项目与方法原理

附着力剥离测试根据施力方式、角度和评价目标的不同，主要分为以下几类：

1.1 90°剥离与180°剥离测试
这是最经典的定量测试方法。

• 原理：将样品制备成一定宽度的条带，将未粘合端以特定角度（90°或180°）固定于拉力机的上夹具，基材固定于下夹具。拉力机以恒定速率拉伸，记录将粘合层从基材上连续剥离所需的力。剥离力通常以单位宽度上的力表示（如N/cm或N/mm）。

• 180°剥离 更适用于柔性粘合剂或薄膜与刚性/柔性基材的结合，测试中粘合剂承受拉伸和弯曲的综合作用。

• 90°剥离 常用于刚性或半刚性基材，或当样本几何形状受限时，其应力状态与180°剥离有所区别。

1.2 T型剥离测试

• 原理：主要适用于两个柔性被粘物之间的粘合强度测试。将两个柔性试样的未粘合端分别夹持在拉力机的上下夹具上，形成“T”字形，以恒定速率拉伸直至剥离。其结果直接反映两个柔性材料界面的结合强度。

1.3 滚筒剥离测试

• 原理：主要用于评估金属基材上柔性覆层（如涂料、胶膜）的附着力。将一个刚性圆柱形滚筒粘附在涂层表面，通过拉力机垂直向上提起滚筒，使涂层从基材上剥离。该测试对局部附着力缺陷敏感，常用于质量控制。

1.4 浮辊剥离测试

• 原理：是90°剥离的一种改进形式。被剥离的柔性部分绕过一个自由转动的辊筒，再进行拉伸。这种方式确保了剥离角度始终精确保持在90°，并减小了被剥离材料的弯曲刚度对测试结果的影响，特别适用于测试高模量、较厚的胶粘剂或复合材料的层间粘合力。

1.5 划格法/划痕法（定性或半定量）

• 原理：使用多刃切割工具在涂层表面切割出方格或平行划痕，穿透至基材。随后使用压敏胶带粘贴并快速撕离，根据涂层剥落方格的数量评定附着力等级。该方法快速简便，但结果受人为因素影响较大，属于通过性检验。

1.6 拉开法（附着力拉开测试）

• 原理：虽然名称含“拉开”，但其测试理念与剥离不同，属于正拉测试。将特定直径的试柱用高强度胶粘剂粘合在涂层表面，固化后使用专用拉力仪垂直拉拔试柱，直至涂层被拉脱。测得的最大拉力除以粘合面积即为附着力强度（MPa）。该方法能直接测得界面或涂层内聚的断裂强度，常与剥离测试互补。

2. 检测范围与应用领域

附着力剥离测试广泛应用于对界面结合性能有要求的各个工业与科研领域：

• 涂料与涂装工业：评价油漆、清漆、粉末涂层、电泳涂层在金属（汽车、船舶）、塑料、木材表面的附着力。

• 胶粘剂行业：评估结构胶、压敏胶带、标签、密封剂在不同基材上的粘接性能与耐久性。

• 印刷与包装：测试油墨在纸张、塑料薄膜上的附着力，以及复合包装材料（如铝塑、纸塑复合材料）的层间剥离强度。

• 电子与光电领域：评估柔性印刷电路板覆铜层的剥离强度、手机屏幕光学胶的剥离力、薄膜太阳能电池各功能层间的界面结合力。

• 复合材料：测定纤维增强聚合物基复合材料中铺层之间的层间断裂韧性（常采用双悬臂梁或端部缺口弯曲法，为剥离测试的衍生）。

• 医疗器械：测试生物医用涂层（如抗菌涂层、药物洗脱涂层）与植入体基材的粘附牢固性，以及医用胶带的皮肤粘附力。

• 纺织品与鞋材：评估面料复合、热熔胶贴合及鞋底与鞋面粘合的剥离强度。

3. 检测标准与参考文献

国内外技术组织制定了大量标准以规范测试程序，确保结果的可比性与重复性。相关文献体系主要包括：

• 国际标准化组织发布的系列标准，详细规定了胶粘剂在不同条件下的剥离强度测试方法。

• 美国材料与试验协会发布的测试标准，涵盖了从压敏胶带、结构胶粘剂到涂层系统的多种剥离测试方法，其中对浮辊剥离、T型剥离等有经典描述。

• 美国汽车工程师学会发布的航空航天材料标准，对复合材料层压板的滚筒剥离测试方法有明确规定。

• 国家发布的系列标准，等效或修改采用了国际标准，规定了胶粘剂剥离强度的试验方法。

• 国家发布的色漆和清漆划格试验标准，以及等效采用国际标准的拉开法附着力测试标准。

• 在涂层附着力测试领域，国家发布的采用拉开法的标准应用广泛。

4. 检测仪器与设备功能

核心检测仪器是万能材料试验机，辅以专用夹具和附件。

• 万能材料试验机：提供可控且精确的位移或载荷速率。其核心部件包括：负荷传感器（测量剥离力，量程从几牛到数万牛不等）、横梁位移控制系统、数据采集与处理系统。现代试验机软件能自动绘制“剥离力-位移”曲线，并计算平均剥离力、最小/最大剥离力及曲线特征。

• 剥离测试夹具：

  • 90°/180°剥离夹具：通常为可自由转动的万向夹头或固定角度的刚性夹具，确保剥离角度准确。

  • 浮辊剥离夹具：集成自由转动的辊筒装置。

  • 滚筒剥离夹具：标准尺寸的刚性滚筒及专用粘合剂。

  • T型剥离夹具：平行对夹的平面夹具。

• 样品制备设备：包括用于制备标准宽度试样的裁切刀具（如旋转式裁刀、锋利的刀片和规尺），以及用于拉开法的试柱粘接定位装置和高强度结构胶粘剂。

• 辅助仪器：划格法测试仪（确保切割间距和深度一致）、压敏胶带、辊压装置（用于粘贴胶带时排除气泡）。对于环境耐久性测试，还需配备恒温恒湿箱、盐雾箱、紫外老化箱等，用于测试样品经老化处理后的附着力衰减情况。

附着力剥离测试技术的发展，正朝着更高精度、更高自动化、更贴近实际工况的复杂载荷模拟（如动态疲劳剥离、环境耦合剥离）以及微观/纳米尺度界面力学表征的方向演进。