膠粘劑粘接機理和粘接技術(shù)

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1、第7章粘接機理及粘接技術(shù)7.1粘接機理7.1.1界面接觸與粘接理想的粘接強度，必需條件：緊密接觸液體的接觸角為0或接近0；黏度低，即不得大于幾毫帕秒；能驅(qū)除被粘物接頭間所夾空氣。使用膠黏劑，在粘接過程中，由于膠黏劑的流動性和較小的表面張力，對被粘物表面產(chǎn)生潤濕作用，使界面分子緊密接觸，膠黏劑分子通過自身的運動，建立起最合適的構(gòu)型，達到吸附平衡。隨后，膠黏劑分子對被粘物表面進行跨越界面的擴散作用，形成擴散界面區(qū)。對高分子被粘物而言，這種擴散是相互進行的；金屬或無機物由于受結(jié)晶結(jié)構(gòu)的約束，分子較難運動，

2、但膠黏劑在硬化前，分子可以擴散到表面氧化層的微孔中去，達到分子的緊密接觸，最后仍能形成以次價力為主的或化學(xué)鍵的粘接鍵。這就是粘接的基本過程。全過程的關(guān)鍵作用是潤濕、擴散和形成粘接鍵。1、浸潤平衡為形成良好的粘接，首先要求膠粘劑分子和被粘接材分子充分接觸。為此，一般要將被粘接體表面的空氣、或者水蒸氣等氣體排除，使膠粘劑液體和被粘接材接觸。即將氣—固界面轉(zhuǎn)換成液—固界面，這種現(xiàn)象叫做潤濕，其潤濕能力叫做潤濕性。膠黏劑在涂膠階段應(yīng)當(dāng)具有較好的流動性，而且其表面張力應(yīng)小于被粘物的表面張力。這意味著，膠黏劑應(yīng)

3、當(dāng)在被粘物表面產(chǎn)生潤濕，能自動鋪展到被粘物表面上。當(dāng)被粘物表面存在凹凸不平和峰谷的粗糙表面形貌時，能因膠黏劑的潤濕和鋪展，起填平峰谷的作用，使兩個被粘物表面通過膠黏劑而大面積接觸，并達到產(chǎn)生分子作用力的0.5nm以下的近程距離。這就要求要選擇能起良好潤濕效果的膠黏劑。同時，也要求被粘物表面事先要進行必要的清潔和表面處理，達到最宜潤濕與粘接的表面狀態(tài)。要盡量避免潤濕不良的情況。如果被粘物表面出現(xiàn)潤濕不良的界面缺陷，則在缺陷的周圍就會發(fā)生應(yīng)力集中的局部受力狀態(tài)；此外，表面未潤濕的微細孔穴，粘接時未排盡或

4、膠黏劑帶入的空氣泡，以及材料局部的不均勻性，都可能引起潤濕不良的界面缺陷，這些都應(yīng)盡量排除。粘接失敗的原因?壓敏膠與底材不匹配表面平整度表面污染脫模劑塵埃增塑劑遷移軟質(zhì)聚氯乙烯橡膠養(yǎng)護時間施工壓力施工環(huán)境溫度onpolyethylenesurfaceWaterDropSubstrateWaterDroponcleanmetalsurfaceSubstrate粗糙的表面TexturedSurface判斷潤濕性可用接觸角來衡量，可用Young方程來表示：?SV=?LVcos?+?SL式中，θ為接觸角，也

5、稱為潤濕角；γSV為固氣界面張力；γLV為液氣界面張力；γSL為固液界面張力。此式應(yīng)處于熱力學(xué)平衡狀態(tài)才有意義。?SL?SV??LV液滴圖1—1液體在固體表面上的浸潤狀態(tài)可從接觸角(潤濕角)判斷潤濕：習(xí)慣上將液體在固體表面的接觸角θ=90o時定為潤濕與否的分界點。θ＞90o為不潤濕，θ＜90o為潤濕，接觸角θ越小，潤濕性能越好。Zisman將固體表面分為高能表面和低能表面。凡表面能>200mN／m為高能表面，金屬、金屬氧化物和無機化合物的表面，都是高能表面，表面能<100mN／m為低能表面，有機化合

6、物、聚合物和水都屬低能表面。高能表面的臨界表面張力γc>膠黏劑的γLV，容易鋪展?jié)櫇瘢坏湍鼙砻娴摩胏<一般膠黏劑的γLV，所以不易鋪展?jié)櫇瘛?、表面及界面自由能臨界表面張力γc較大的被粘物，選擇比被粘物γc小的膠黏劑比較容易，有較多的膠黏劑品種可供選擇。但γc越小，則越不容易選擇能有效潤濕的膠黏劑。例如，聚四氟乙烯(PTFE)的γc只有19mN／m，很不容易找到表面張力比這還小的膠黏劑，所以PTFE具有難粘的特性，利用這一特性，將PTFE熱噴涂于鍋面，就可以制成不粘鍋。要想粘接PTFE，只有利用鈉-

7、萘溶液進行化學(xué)處理或利用低溫等離子體進行處理使表面改性，才能進行粘接。通常金屬、玻璃、陶瓷、（木材）等無機物表面張力很大，容易被膠粘劑濕潤，粘接容易。但當(dāng)其表面被油污染后，表面張力變小，濕潤變差，常使粘接失敗，這就是涂膠前進行脫脂處理的原因。A、表面清理除雜、除污、脫漆等。B、脫除油脂1、溶劑除油：常用溶劑：丙酮、甲乙酮、汽油、無水乙醇；四氯化碳、三氯乙烯、過氯乙烯等2、堿液除油：特點：主要用于動植物油的去除，但除礦物油效果差，常需配制堿液清洗劑。堿液除油清洗劑配方：配方鋼鐵銅及其合金鋁及其合金氫氧

8、化鈉：50-60g/L——碳酸鈉：50-60g/L10-20g/L—磷酸鈉：86-100g/L10-20g/L10-30g/L硅酸鈉：10-15g/L25g/L3-5g/LOP乳化劑：—2-3g/L2-3g/L處理條件：80℃/30min70℃/30min50℃/10min3、超聲波除油適合結(jié)構(gòu)復(fù)雜的構(gòu)件。C、除銹1、機械法：2、化學(xué)法：硫酸+緩蝕劑（硫脲、聯(lián)苯胺、食鹽等）鹽酸+緩蝕劑（六次甲基次胺、甲醛等）D、表面化學(xué)處理1、金屬的表面活化或鈍化2、難粘材料的表面活