橡胶涂层与金属基材的附着力研究

金属罐和听经常用于货物的密封包装。在应用中需要对金属进行表面改性，以防止产品与包装相互作用。其中一种方式是使用水性分散剂，将其涂覆在金属表面形成橡胶层。这种应用多见于食品和动物饲料的包装。选用这种包装的客户需要关注橡胶在被涂覆的金属上的附着力。

样品制备

• 涂橡胶层(未知粘合剂，客户提供)的薄钢板两组样品(厚度1mm)
• 用不锈钢支撑板板加固(厚度3毫米)
• 粘附体:铝质粘附体，粘接面积78.5 mm2
• 胶粘剂: Scotch Weld DP 490，室温固化>24小时
• 表面处理:用180级砂光纸手工砂光

实验设计

• 共检测36个样本(每组18个)
• 每组切割10个样品的橡胶涂层
• 设备:LUMiFrac粘附分析器

实验条件

• 测量温度:25°C
• 负载增加形式:负载线性增加，速度2 N/s
• 测试基座:TSU-M (17.09 g)

测试结果

失效模式

由失效模式可以观察发现：未切割涂层的样品在涂层被从基材拉开后，由于涂层本身的弹性特点，和涂层内聚力的影响，涂层粘结范围周边的涂层也被拉开，导致测试结果偏大，而在粘结范围周边环切涂层的样品则不存在这种问题。

而测试样品本身如果不是硬质的刚性材料，也会出现类似的问题。如下示意图所示：

结论

• 利用LUMiFrac可以分析橡胶涂层在金属基材的附着强度，同样适用于相似类型的复合材料
• 基材的厚度应足以避免变形，否则要附加刚性的支撑板。
• 柔软或厚的涂层导致更高的破裂强度。
• 建议参照DIN EN 4624:2016-08（色漆和清漆：粘附力拉脱试验）对涂层进行环切，避免涂层厚度及形变造成的影响。