钢结构防火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钢结构防火涂料通过钢结构防火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钢结构防火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。

    这种涂层作用机制适用于当钢结构防火涂料施工于含有孔、洞、裂隙或空穴的底材上时，钢结构防火涂料能够渗透进去。在这种情况下，钢结构防火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钢结构防火涂料时，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,钢结构防火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。各种钢结构防火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。磷酸锌或铁与钢结构防火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钢结构防火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。通过喷砂使表面积增加,结果附着力增加。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。

   只有当钢结构防火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,则钢结构防火涂料与表面的接触会比相应的几何面积还小,并且在钢结构防火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(特别是在汽车钢结构防火涂料中),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。这一问题当钢结构防火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。