? ? ? 影響膠粘劑粘接強度的因素很多,本文僅就常見的物理影響因素列舉討論。
? ? ? 1、粘結基材的表面處理。對于一些比較難以粘結的材料,其表面處理尤為顯得關鍵。如果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,或高溫下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。過度的氧化處理反而在橡膠表面留下脆弱結構,不利于粘接。對硫化橡膠表面局部粘接時,在表面處理除去脫膜劑時,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。
? ? ? ?2、材料材料的表面粗糙度。當膠粘劑良好地浸潤被粘材料表面時,粗糙的表面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。
? ? ? ?3、滲透。已粘接的接頭受環境因素的作用,常常容易被滲進一些其他低分子物資。例如,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。低分子的透入能使膠層變形,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,使粘接失效。
? ? ? ? 4、粘結時施工壓力。在粘接施工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。但對于黏度較小的膠粘劑,加壓過度也會造成膠粘劑流淌,造成缺膠,這種情況下應等待膠粘劑稍稍干燥后,粘度變得較大時再施加合適的壓力,這也能促使被粘材料表面上的氣體逸出,減少粘接區的氣孔。總之,對不同的膠粘劑應考慮施以不同的壓力,一般對固體或高黏度的膠粘劑施高的壓力,而對低黏度的膠粘劑施低的壓力。
? ? ? ?對于粘稠或是固體的膠粘劑,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。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行。
? ? ? ? 5、遷移的因素。被粘材料如含有增塑劑,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。遷移出的小分子增塑劑如果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。
? ? ? ? 6、施膠厚度。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,容易引起接頭破壞。
? ? ? ? 7、內應力,常見的有收縮應力和熱應力。
? ? ? ?收縮應力是指當膠粘劑固化時,因揮發、冷卻和化學反應而致使體積發生收縮而引起的收縮應力。當收縮應力超過粘附力時,表觀粘接強度就要顯著下降。此外,粘接端部或膠粘劑的空隙周圍應力分布不均勻,也會產生應力集中,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,在熱固性樹脂膠中填加增韌劑就是這種應用之一。
? ? ? 熱應力是指在高溫下,熔融的樹脂冷卻固化時會產生體積收縮,并在界面上由于粘接的約束而產生內應力。影響熱應力的主要因素有熱膨脹系數、室溫和有機材料的Tg、彈性差量等。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。添加合適的填料是一種好辦法,可添加該種材料的粉末或其它材料的纖維或粉末。
? ? ? ?當然提升膠粘劑與粘結材料的粘結強度方法也很多,除了注意消除上述物理影響因素外,膠粘劑配方中添加附著力促進劑是常用的方法之一。