2023-05-29 09:16:43

影響粘接強度的物理因素主要有以下幾方面：

1. 表面粗糙度

當膠粘劑良好地浸潤被粘材料表面時(shí)（接觸角θ<90°），表面的粗糙化有利于提高膠粘劑液體對表面的浸潤程度，增加膠粘劑與被粘材料的接觸點(diǎn)密度，從而有利于提高粘接強度。反之，當膠粘劑對被粘材料浸潤不良時(shí)（θ>90°），表面的粗糙化就不利于粘接強度的提高。

2. 表面處理

粘接前的表面處理是粘接成功的關(guān)鍵，其目的是能獲得牢固耐久的接頭。由于被粘材料存在氧化層（如銹蝕）、鍍鉻層、磷化層、脫模劑等形成的“弱邊界層”，被粘物的表面處理將影響粘接強度。例如，聚乙烯表面可用熱鉻酸氧化處理而改善粘接強度，加熱到70-80℃時(shí)處理1-5分鐘，就會(huì )得到良好的可粘接表面，這種方法適用于聚乙烯板、厚壁管等。而聚乙烯薄膜用鉻酸處理時(shí)，只能在常溫下進(jìn)行。如在上述溫度下進(jìn)行，則薄膜的表面處理，采用等離子或微火焰處理。

對天然橡膠、丁苯橡膠、丁腈橡膠和氯丁橡膠表面用濃硫酸處理時(shí)，希望橡膠表面輕度氧化，故在涂酸后較短的時(shí)間，就要將硫酸徹底洗掉。過(guò)度的氧化反而在橡膠表面留下更多的脆弱結構，不利于粘接。

對硫化橡膠表面局部粘接時(shí)，表面處理除去脫膜劑，不宜采用大量溶劑洗滌，以免脫膜劑擴散到處理面上妨礙粘接。

鋁及鋁合金的表面處理，希望鋁表面生成氧化鋁結晶，而自然氧化的鋁表面是十分不規則的、相當疏松的氧化鋁層，不利于粘接。所以，需要除去自然氧化鋁層。但過(guò)度的氧化會(huì )在粘接接頭中留下薄弱層。

3. 滲透

已粘接的接頭，受環(huán)境氣氛的作用，常常被滲進(jìn)一些其他低分子物。例如，接頭在潮濕環(huán)境或水下，水分子滲透入膠層；聚合物膠層在有機溶劑中，溶劑分子滲透入聚合物中。低分子物的透入首先使膠層變形，然后進(jìn)入膠層與被粘物界面。使膠層強度降低，從而導致粘接的破壞?

滲透不僅從膠層邊沿開(kāi)始，對于多孔性被粘物，低分子物還可以從被粘物的空隙、毛細管或裂縫中滲透到被粘物中，進(jìn)而侵入到界面上，使接頭出現缺陷乃至破壞。滲透不僅會(huì )導致接頭的物理性能下降，而且由于低分子物的滲透使界面發(fā)生化學(xué)變化，生成不利于粘接的銹蝕區，使粘接完全失效。

4. 遷移

含有增塑劑，被粘材料例如PVC材料，由于這些小分子物與聚合物大分子的相容性較差，容易從聚合物表層或界面上遷移出來(lái)。遷移出的小分子若聚集在界面上就會(huì )妨礙膠粘劑與被粘材料的粘接，造成粘接失效。

5. 壓力

在粘接時(shí)，向粘接面施以壓力，使膠粘劑更容易充滿(mǎn)被粘體表面上的坑洞，甚至流入深孔和毛細管中，減少粘接缺陷。對于粘度較小的膠粘劑，加壓時(shí)會(huì )過(guò)度地流淌，造成缺膠。因此，應待粘度較大時(shí)再施加壓力，也促使被粘體表面上的氣體逸出，減少粘接區的氣孔。

對于較稠的或固體的膠粘劑，在粘接時(shí)施加壓力是必不可少的手段。在這種情況下，常常需要適當地升高溫度，以降低膠粘劑的稠度或使膠粘劑液化。例如，絕緣層壓板的制造、飛機旋翼的成型都是在加熱加壓下進(jìn)行。

為了獲得較高的粘接強度，對不同的膠粘劑應考慮施以不同的壓力。一般對固體或高粘度的膠粘劑施高的壓力，而對低粘度的膠粘劑施低的壓力?

6. 膠層厚度

較厚的膠層易產(chǎn)生氣泡、缺陷和早期斷裂，因此應使膠層盡可能薄一些，以獲得較高的粘接強度。另外，厚膠層在受熱后的熱膨脹在界面區所造成的熱應力也較大，更容易引起接頭破壞。

在實(shí)際的接頭上作用的應力是復雜的，包括剪切應力、剝離應力和交變應力。

（1）切應力：由于偏心的張力作用，在粘接端頭出現應力集中，除剪切力外，還存在著(zhù)與界面方向一致的拉伸力和與界面方向垂直的撕裂力。此時(shí)，接頭在剪切應力作用下，被粘物的厚度越大，接頭的強度則越大。

（2）剝離應力：被粘物為軟質(zhì)材料時(shí)，將發(fā)生剝離應力的作用。這時(shí)在界面上有拉伸應力和剪切應力作用，力集中于膠粘劑與被粘物的粘接界面上，因此接頭很容易破壞。由于剝離應力的破壞性很大，在設計時(shí)盡量避免采用會(huì )產(chǎn)生剝離應力的接頭方式。

（3）交變應力：在接頭上膠粘劑因交變應力而逐漸疲勞，在遠低于靜應力值的條件下破壞。強韌的、彈性的膠粘劑（如某些橡膠態(tài)膠粘劑）耐疲性能良好。

7. 內應力

（1）收縮應力：當膠粘劑固化時(shí)，因揮發(fā)、冷卻和化學(xué)反應而體積發(fā)生收縮，引起收縮應力。當收縮力超過(guò)粘附力時(shí)，表觀(guān)粘接強度就要顯著(zhù)降低。此外，粘接端部或膠粘劑的空隙周?chē)鷳Ψ植疾痪鶆?，也產(chǎn)生應力集中，增加了裂口出現的可能。有結晶性的膠粘劑在固化時(shí)，因結晶而使體積收縮較大，也造成接頭的內應力。如在其中加入一定量能結晶或改變結晶大小的橡膠態(tài)物質(zhì)，那么就可以減少內應力。在熱固性樹(shù)脂膠中加增韌劑是一個(gè)最好的說(shuō)明。例如酚醛-縮醛膠，當縮醛含量低于40%時(shí)，接頭發(fā)生單純界面破壞；而在40%以上時(shí)則為內聚破壞，粘接強度明顯增強。

（2）熱應力：在高溫下，熔融的樹(shù)脂冷卻固化時(shí)，會(huì )產(chǎn)生體積收縮，在界面上由于粘接的約束而產(chǎn)生內應力。在分子鏈間有滑移的可能性時(shí)，則產(chǎn)生的內應力消失。

影響熱應力的主要因素有熱膨脹系數、室溫和Tg間的溫差以及彈性差量?

為了緩和因熱膨脹系數差而引起的熱應力，應使膠粘劑的熱膨脹系數接近于被粘物的熱膨脹系數，加填料是一種好辦法，可添加該種材料的粉末或其他材料的纖維或粉末。

上一篇 下一篇