膠黏劑是通過(guò)界面的黏附和內(nèi)聚等作用,能使兩種或兩種以上的制件或材料連接在一起的天然的或合成的、有機(jī)的或無(wú)機(jī)的一類(lèi)物質(zhì),統(tǒng)稱(chēng)為膠黏劑,又叫黏合劑。
如何選擇最合適的膠粘劑:
辨別清楚每一種要粘接的材質(zhì),復(fù)合材料、金屬等
弄清楚接頭的設(shè)計(jì)
了解產(chǎn)品使用的環(huán)境和技術(shù)要求
確定速度和效率要求 (操作時(shí)間/ 固化時(shí)間 / 固化溫度)
選擇適合的施膠方式及固化方式
選擇適當(dāng)化學(xué)基體的膠粘劑
選擇膠粘劑和表面處理方式
膠黏劑的種類(lèi)繁多,按不同的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)膠黏劑進(jìn)行簡(jiǎn)單的分類(lèi)如下。
1.根據(jù)膠黏劑黏料的化學(xué)性質(zhì),可以分為無(wú)機(jī)膠黏劑和有機(jī)膠黏劑,例如水玻璃、水泥、石膏等均可以作為無(wú)機(jī)膠黏劑使用,而以高分子材料為黏料的膠黏劑均屬于有機(jī)膠黏劑。
2.按照膠黏劑的物理狀態(tài),可以分為液態(tài)、固態(tài)和糊狀膠黏劑,其中固態(tài)膠黏劑又有粉末狀和薄膜狀的,而液態(tài)膠黏劑則可以分為水溶液型、有機(jī)溶液型、水乳液型和非水介質(zhì)分散型等。
3.按照膠黏劑的來(lái)源可以分為天然橡膠和合成橡膠,例如天然橡膠、瀝青、松香、明膠、纖維素、淀粉膠等都屬于天然膠黏劑,而采用聚合方法人工合成的各種膠黏劑均屬于合成膠黏劑的范疇。
4.對(duì)于常見(jiàn)的有機(jī)膠黏劑,按照分子結(jié)構(gòu)可以分為熱塑性樹(shù)脂、熱固型樹(shù)脂、橡膠膠黏劑等幾種。
5.從膠黏劑的應(yīng)用方式可以將其分為壓敏膠、再濕膠黏劑、瞬干膠粘劑,延遲膠黏劑等。
6.從膠黏劑的使用溫度范圍,可以將其分為耐高溫、耐低溫和常溫使用的膠黏劑;而根據(jù)其固化溫度則可以分為常溫固化型、中溫固化型和高溫固化型膠黏劑。
7.從膠黏劑的應(yīng)用領(lǐng)域來(lái)分,則膠黏劑主要分為土木建筑、紙張與植物、汽車(chē)、飛機(jī)和船舶、電子和電氣以及醫(yī)療衛(wèi)生用膠黏劑等種類(lèi)。
8.從膠黏劑的化學(xué)成分可以分為各種具體的膠黏劑種類(lèi),如環(huán)氧樹(shù)脂膠黏劑、聚氨酯膠黏劑、聚醋酸乙烯膠黏劑等。
9.硬化膠、聚氨酯膠、環(huán)氧膠、密封膠、熱熔膠、灌封膠、有機(jī)硅膠、導(dǎo)電膠、壓敏膠、白乳膠、萬(wàn)能膠、厭氧膠、聚酰胺膠、復(fù)膜膠、滲透膠、防水膠、防火膠、揚(yáng)聲器專(zhuān)用膠、汽車(chē)專(zhuān)用膠、電子電器專(zhuān)用膠、光敏膠、建筑專(zhuān)用膠、太陽(yáng)能專(zhuān)用膠、汽車(chē)配維修專(zhuān)用膠、不干膠、雙面膠、硅酮膠等等。
如何提高粘接強(qiáng)度:
1.提高表面粗糙度
當(dāng)膠粘劑良好地浸潤(rùn)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(duì)表面的浸潤(rùn)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(qiáng)度。
2.表面處理
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(qiáng)度,鋁及鋁合金的表面處理,希望鋁表面生成氧化鋁結(jié)晶,而自然氧化的鋁表面是十分不規(guī)則的,相當(dāng)疏松的氧化鋁層,不利于粘接。
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。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(jī)溶劑中,溶劑分子滲透入聚合物中,低分子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(qiáng)度降低,從而導(dǎo)致粘接的破壞。
4.遷移
含有增塑劑被粘材料,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(xì)管中,減少粘接缺陷,對(duì)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(yīng)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(qū)的氣孔。
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(yīng)使膠層盡可能薄一些,以獲得較高的粘接強(qiáng)度。另外,厚膠層在受熱后的熱膨脹在界面區(qū)所造成的熱應(yīng)力也較大,更容易引起接頭破壞。
7.負(fù)荷應(yīng)力
在實(shí)際的接頭上作用的應(yīng)力是復(fù)雜的,包括剪切應(yīng)力,剝離應(yīng)力和交變應(yīng)力。
(1)切應(yīng)力:由于偏心的張力作用,在粘接端頭出現(xiàn)應(yīng)力集中,除剪切力外,還存在著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(yīng)力作用下,被粘物的厚度越大,接頭的強(qiáng)度則越大?
(2)在設(shè)計(jì)時(shí)盡量避免采用會(huì)產(chǎn)生剝離應(yīng)力的接頭方式?
(3)交變應(yīng)力:在接頭上膠粘劑因交變應(yīng)力而逐漸疲勞,在遠(yuǎn)低于靜應(yīng)力值的條件下破壞,強(qiáng)韌的,彈性的膠粘劑(如某些橡膠態(tài)膠粘劑)耐疲性能良好。
8.內(nèi)應(yīng)力
(1)收縮應(yīng)力:當(dāng)膠粘劑固化時(shí),因揮發(fā);冷卻和化學(xué)反應(yīng)而體積發(fā)生收縮,引起收縮應(yīng)力,當(dāng)收縮力超過(guò)粘附力時(shí),表觀粘接強(qiáng)度就要顯著降,此外,粘接端部或膠粘劑的空隙周?chē)鷳?yīng)力分布不均勻,也產(chǎn)生應(yīng)力集中,增加了裂口出現(xiàn)的可能。有結(jié)晶性的膠粘劑在固化時(shí),因結(jié)晶而使體積收縮較大,也造成接頭的內(nèi)應(yīng)力,如在其中加入一定量能結(jié)晶或改變結(jié)晶大小的橡膠態(tài)物質(zhì),那么就可以減少內(nèi)應(yīng)力。在熱固性樹(shù)脂膠中加增韌劑是一個(gè)最好的說(shuō)明,xinqiaotxh環(huán)氧樹(shù)脂公司的改性環(huán)氧樹(shù)脂A/B膠,可以在把改性前的環(huán)氧膠的粘接強(qiáng)度由10-15Mp提高到25Mp。
(2)熱應(yīng)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(nèi)應(yīng)力,在分子鏈間有滑移的可能性時(shí),則產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力消失。