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常识

影响胶粘剂粘接强度的常见物理因素有哪些?

来源:互联网2024年06月11日

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一、被粘材料的表面粗糙度。

当胶粘剂良好地浸润被粘材料表面时,其接触角θ<90°,表面的粗糙化有利于提高胶粘剂液体对表面的浸润程度,增加胶粘剂与被粘材料的接触点密度,从而有利于提高粘接强度。反之,当胶粘剂对被粘材料浸润不良时,θ>90°,表面的粗糙化就不利于粘接强度的提高。

二、被粘材料的表面处理。

粘接前的表面处理是粘接质量的关键因素。由于被粘材料存在氧化层,如锈蚀;镀铬层、磷化层、脱模剂等形成的“弱边界层”,被粘物的表面处理情况将直接影响粘接强度。如聚乙烯表面可用热铬酸氧化处理而改善粘接强度,加热到70-80℃时处理1-5分钟,就会得到良好的可粘接表面,这种方法也适用于聚乙烯板、厚壁管等;而聚乙烯薄膜用铬酸处理时,只能在常温下进行。如在上述温度下进行,则薄膜的表面处理,采用等离子或微火焰处理。对天然橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶和氯丁橡胶表面用浓硫酸处理时,希望橡胶表面轻度氧化,故在涂酸后较短的时间,就要将硫酸彻底洗掉。过度的氧化反而在橡胶表面留下更多的脆弱结构,不利于粘接。对硫化橡胶表面局部粘接时,表面处理除去脱膜剂不宜采用大量溶剂洗涤,以免脱膜剂扩散到处理面上妨碍粘接。铝及铝合金的表面处理,希望铝表面生成氧化铝结晶,而自然氧化的铝表面是十分不规则的、相当疏松的氧化铝层,不利于粘接,所以需要除去自然氧化铝层。但过度的氧化会在粘接接头中留下薄弱层。

三、渗透。

已粘接的接头会受环境的作用,常常被渗进一些其他低分子物。如接头在潮湿环境或水下,水分子渗透入胶层;聚合物胶层在有机溶剂中,溶剂分子渗透入聚合物中。低分子物的透入先使胶层变形,然后进入胶层与被粘物界面,使胶层强度降低,从而导致粘接的破坏。渗透不仅从胶层边沿开始,对于多孔性被粘物,低分子物还可以从被粘物的空隙、毛细管或裂缝中渗透到被粘物中,进而侵入到界面上,使接头出现缺陷乃至破坏。渗透不仅会导致接头的物理性能下降,而且由于低分子物的渗透使界面发生化学变化,生成不利于粘接的锈蚀区,使粘接完全失效。

四、某些成分迁移的影响。

被粘材料,如PVC材料一般含有增塑剂,这些小分子材料与聚合物的相容性如果较差,则易从聚合物表层或界面上迁移出来。迁移出的小分子若聚集在界面上就会妨碍胶粘剂与被粘材料的粘接,造成粘接失效。

五、适度的施工压力。

为了获得较高的粘接强度,对不同的胶粘剂应考虑施以不同的压力。一般对固体或高粘度的胶粘剂施高的压力,而对低粘度的胶粘剂施低的压力。在粘接时向粘接面施以压力,使胶粘剂更容易充满被粘体表面上的坑洞,甚至流入深孔和毛细管中,减少粘接缺陷。但对于粘度较小的胶粘剂,加压时会过度地流淌,造成缺胶。对较稠的或固体的胶粘剂,在粘接时施加压力是必不可少的手段。在这种情况下,常常需要适当地升高温度,以降低胶粘剂的稠度或使胶粘剂液化。

六、胶层厚度。

较厚的胶层易产生气泡、缺陷和早期断裂,因此应使胶层尽可能薄一些,以获得较高的粘接强度。另外厚胶层在受热后的热膨胀在界面区所造成的热应力也较大,更容易引起接头破坏。在实际的接头上作用的应力是复杂的,包括剪切应力、剥离应力和交变应力。

七、内应力。包括收缩应力和热应力。

当胶粘剂固化时,因挥发、冷却和化学反应而体积发生收缩,引起收缩应力。当收缩力超过粘附力时,表观粘接强度就要显著降低。此外,粘接端部或胶粘剂的空隙周围应力分布不均匀,也产生应力集中,增加了裂口出现的可能。有结晶性的胶粘剂在固化时,因结晶而使体积收缩较大,也造成接头的内应力。如在其中加入一定量能结晶或改变结晶大小的橡胶态物质,那么就可以减少内应力。在热固性树脂胶中加增韧剂是一个最好的说明。如酚醛-缩醛胶,当缩醛含量低于40%时,接头发生单纯界面破坏;而在40%以上时则为内聚破坏,粘接强度明显增强。

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