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常識

影響膠粘劑粘接強度的常見物理因素有哪些?

來源:互聯網2025年12月10日

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一、被粘材料的表面粗糙度。

當膠粘劑良好地浸潤被粘材料表面時,其接觸角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,θ>90°,表面的粗糙化就不利于粘接強度的提高。

二、被粘材料的表面處理。

粘接前的表面處理是粘接質量的關鍵因素。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”,被粘物的表面處理情況將直接影響粘接強度。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℃時處理1-5分鐘,就會得到良好的可粘接表面,這種方法也適用于聚乙烯板、厚壁管等;而聚乙烯薄膜用鉻酸處理時,只能在常溫下進行。如在上述溫度下進行,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,希望橡膠表面輕度氧化,故在涂酸后較短的時間,就要將硫酸徹底洗掉。過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,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。但過度的氧化會在粘接接頭中留下薄弱層。

三、滲透。

已粘接的接頭會受環境的作用,常常被滲進一些其他低分子物。如接頭在潮濕環境或水下,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。低分子物的透入先使膠層變形,然后進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,進而侵入到界面上,使接頭出現缺陷乃至破壞。滲透不僅會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生化學變化,生成不利于粘接的銹蝕區,使粘接完全失效。

四、某些成分遷移的影響。

被粘材料,如PVC材料一般含有增塑劑,這些小分子材料與聚合物的相容性如果較差,則易從聚合物表層或界面上遷移出來。遷移出的小分子若聚集在界面上就會妨礙膠粘劑與被粘材料的粘接,造成粘接失效。

五、適度的施工壓力。

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。在粘接時向粘接面施以壓力,使膠粘劑更容易充滿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。但對于粘度較小的膠粘劑,加壓時會過度地流淌,造成缺膠。對較稠的或固體的膠粘劑,在粘接時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。

六、膠層厚度。

較厚的膠層易產生氣泡、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。

七、內應力。包括收縮應力和熱應力。

當膠粘劑固化時,因揮發、冷卻和化學反應而體積發生收縮,引起收縮應力。當收縮力超過粘附力時,表觀粘接強度就要顯著降低。此外,粘接端部或膠粘劑的空隙周圍應力分布不均勻,也產生應力集中,增加了裂口出現的可能。有結晶性的膠粘劑在固化時,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物質,那么就可以減少內應力。在熱固性樹脂膠中加增韌劑是一個最好的說明。如酚醛-縮醛膠,當縮醛含量低于40%時,接頭發生單純界面破壞;而在40%以上時則為內聚破壞,粘接強度明顯增強。

 

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