膠粘劑粘接強度影響因素的探究

朱俊杰，陳炳耀，李 軍

(1.廣東三和化工科技有限公司，廣東 中山 528429；2.廣東順德三和化工有限公司，廣東 佛山 528325)

膠粘劑，又名粘合劑，簡稱為膠，主要是通過界面的粘附和物質(zhì)的內(nèi)聚等作用，使多種材料連接在一起，并且具有一定強度的的一類物質(zhì)的統(tǒng)稱，它分為有機的、無機的、天然的、合成的。膠粘劑已經(jīng)普遍應(yīng)用于各行各業(yè)中，在生產(chǎn)生活中起到了非常重要的作用，成為了一種優(yōu)秀的、新型的連接材料。對于一種膠粘劑來說，粘接強度的高低肯定是膠粘劑性能好壞的一個重要的檢測標準。那么影響膠粘劑粘接強度的因素有哪些呢？在除開膠粘劑本身的性質(zhì)外，被粘物的性質(zhì)、粘接技術(shù)以及環(huán)境因素等都對其有著重要的影響。

本文主要探究粘接物表面粗糙程度(以下簡稱表面粗糙程度)、粘接物表面處理方法(以下簡稱表面處理方法)、固化溫度與時間、膠層厚度、固化壓力以及水分對膠粘劑粘接強度的影響。

1 實驗部分

1.1 實驗材料

甲苯、丁酮、硫酸、重鉻酸鈉均為分析純；蒸餾水、膠粘劑、不銹鋼試片。

1.2 實驗儀器

LJ-1000型拉力試驗機，廣州市廣材試驗儀器有限公司；恒溫防爆烘箱。

1.3 實驗原則

參照GB/T16491-2008進行實驗。

2 結(jié)果與討論

2.1 表面粗糙程度對粘接強度的影響

正常來講，被粘物接觸面合適的粗糙化能夠增加粘接面積，可以不同程度的提升粘接強度。被粘物粘接面不同程度的粗糙對粘接強度的影響是不同的，見圖1。

如圖1所示，粘接面在粘接之前進行一定程度的打磨或者噴砂都可以明顯提高粘接的強度。但需要知道的是并不是粘接面越粗糙越好，如果粗糙過度，反而會降低粘接的強度，這是因為粘接面過于粗糙的情況下，會導(dǎo)致接觸不良，從而膠粘劑不能很好的濕潤和滲透，很容易導(dǎo)致缺膠，繼而造成粘接強度的下降。同時包裹空氣也會因形成缺陷導(dǎo)致粘接強度下降，對于流動性差的膠粘劑來說會更加嚴重。

圖1 表面粗糙程度對粘接強度的影響

2.2 表面處理方法對粘接強度的影響

粘接物表面的處理方式也對粘接強度起著非常大的作用，其原因是由于粘接這一作用的形成是發(fā)生在粘接物表面的。在粘接之前對被粘物表面進行適當處理，對粘接強度的影響見表1環(huán)氧膠粘劑粘接經(jīng)各種方法處理鋼的剪切強度。

表1 被粘物表面處理對粘接強度的影響

由表1可見，被粘物表面經(jīng)過不一樣的處理方法之后，粘接強度也得到了不同程度的提升。粘接強度之所以會提升，是因為經(jīng)過一系列的處理之后，把殘留在被粘物表面的油污、灰塵、水分、氧化膜等異物進行了清理，從而使得膠粘劑與被粘物表面有了更好的接觸和充分的濕潤，膠粘劑與被粘物表面被這些異物隔離的作用被減弱甚至消除，粘接強度自然而然得到了很大的提升。

2.3 固化溫度與時間對粘接強度的影響

固化溫度與固化時間也是影響粘接強度的兩個重要因素。一般而言，固化溫度的提升、固化時間的延長會相對應(yīng)不同程度提升粘接強度。溫度太低，會固化不足或者不固化，這樣一來粘接強度必然不會高。但也不能太高，過高的溫度會影響膠粘劑中相應(yīng)成分的性能，更有甚者可能導(dǎo)致膠層變脆，出現(xiàn)過固化的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致粘接強度的大幅度下降。

固化這一過程必然是需要一定的時間才能完成的。如果固化的時間不足，就會導(dǎo)致固化不完全，粘接強度也肯定不會高。但是也并非隨時間延長粘接強度無限制升高，都會在某一時期達到最大值(見圖2)。

另外一個需要注意的是，提升固化溫度可以適當?shù)臏p少達到最大粘接強度所需要的固化時間，但如果是低于了達到最大效果所需要的特定的固化溫度，則無論怎么延長固化時間也無法達到最大效果。

圖2 固化溫度與時間對剪切強度的影響

2.4 膠層厚度對粘接強度的影響

圖3 膠層厚度對剪切強度的影響

粘接的質(zhì)量也與涂膠的厚度有著密切的聯(lián)系，可能有的人會認為涂的膠越多，膠層越厚，粘接的強度就會越高，其實不然，而且恰恰相反。薄一點的膠層變形所需要的應(yīng)力會比較大，不會輕易產(chǎn)生流動和蠕變，界面內(nèi)應(yīng)力越小，就越降低了產(chǎn)生氣孔和缺陷的幾率。一般膠粘劑的粘接強度都隨膠層厚度的增加而降低(見圖3)。當然，膠層也不能過薄，這樣很有可能會導(dǎo)致容易缺膠或者膠層不連續(xù)，同樣也會降低其剛度和強度。

2.5 固化壓力對粘接強度的影響

在固化時適當?shù)慕o予壓力，能夠使得膠粘劑與被粘物表面充分接觸、濕潤，讓氣體更好的擴散、滲透和排出，獲得均勻密集的膠層。在一定的范圍內(nèi)，壓力的增加會提升粘接強度，壓力過大時，也有可能導(dǎo)致膠被擠出過多，造成缺膠，影響粘接強度。

2.6 水分對粘接強度的影響

水分無疑是一個非常重要的影響因素了，同時又不可避免的存在。比如空氣中的水分、填料中的水分等。通常都很難完全去除，同時膠層也可以讓水分滲透，這就導(dǎo)致其破壞了粘接界面的相互作用，粘接強度急劇下降。我們在進行粘接過程時應(yīng)盡量保證周圍環(huán)境的干燥。

3 結(jié)論

(1)為了保證良好的粘接強度，在粘接之前表面都要進行打磨或噴砂；

(2)被粘物表面需清洗干凈，才能獲得更好的粘接效果；

(3)適當?shù)纳吖袒瘻囟取⒀娱L固化時間有利于粘接強度的增加；

(4)均勻且薄的涂膠，而且保證不缺膠的情況下，可以得到更高的粘接強度

(5)固化時施以適當?shù)膲毫稍黾诱辰訌姸龋?/p>

(6)干燥的粘接環(huán)境是保證粘接強度的重要因素。