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黏胶剂粘接强度受什么影响?

2022.07.28 09:26:02   Clicks

胶黏剂本身而言,胶料的相对分子质量大、胶黏剂交联密度高、有韧性以及具有较多的极性基团等都可以提高粘接强度,今天拜高主要和大家的讲解一下黏胶剂对粘结强度的影响。


[粘结强度影响因素]黏胶剂的影响



(1)胶料结构的影响


胶料的结构对胶黏剂的性能起着主导作用,决定着胶黏剂的基本性能。如含有一NHCOO一、—CN、—COOH、—CONH一、—Cl、—cOOC一等基团的胶料所配制的胶黏剂,由于含有极性基团,因此既具有很高的内聚强度,又有很强的粘接力,对提高粘接强度极为有利。但在不同的使用条件下其所起的作用并不相同,如含有酯键(—coOC—)、酰胺键(—CONH—)、氨酯键(—NHCOO—)的胶黏剂耐水性较差,就不适于长期在潮湿环境下使用。

 

胶黏剂的品种不同,它们的化学结构或单元结构也不同,用于粘接后得到的粘接制品的性能也大不相同。如含有苯环和杂环的胶料,因柔顺性差、空间位阻大,影响分子的扩散,因而粘接力降低。而结晶度大的胶料内聚力虽大,但粘接能力差,配制的胶黏剂粘接强度不够高。例如,用酚醛树脂胶制造的粘接板,其粘接强度、耐沸水性都很好,而用脲醛树脂胶制造的粘接板,虽然有一定的粘接强度,但是粘接试件不耐沸水煮,在沸水作用下很快就失去粘接强度,这是由两种树脂胶的性质不同所决定的。因此,选择胶黏剂时一定要注意胶料的基本性能。

 

(2)树脂含量的影响


树脂(黏料)是形成粘接层和产生粘接作用的主要物质,胶黏剂中的树脂含量少,就难以形成完整的粘接层,也难以产生完全的粘接。所以,为了得到良好的粘接,胶黏剂必须有适当的树脂含量。如日本工业标准规定,聚醋酸乙烯酯乳液的树脂含量在40%以上,脲醛胶黏剂的树脂含量,常温固化用的在60%以上,加热固化用的在43%以上。

 

(3)胶料相对分子质量的影响


一般来说,胶料的相对分子质量低,黏度小,流动性大,易于润湿,便于粘接,但因内聚力小,粘接强度低,容易引起胶层的内聚破坏。若相对分子质量很大时,其黏度也大,对被粘物表面的润湿性较差,内聚力更大,也不利于获得高的粘接强度。因此,只有中等相对分子质量的胶料,用于配制胶黏剂才是比较合适的,既有较大的粘接力,又有一定的内聚力,不仅粘接性好,而且强度也高。

 

为了获得理想的粘接效果,可以将不同相对分子质量的同类树脂混合使用,便会得到中等相对分子质量的胶料。例如E-51环氧树脂分子质量低,黏度小,润湿性好,粘接力虽比E-44环氧树脂大,但内聚力小,而E-44环氧树脂则恰好相反。若将E-51环氧树脂与E-44环氧树脂按5∶5或6∶4或4∶6质量比混合使用,则因互相取长补短而能获得较高粘接强度。对于热塑性胶黏剂而言,由于其在粘接前后分子量不再变化,胶黏剂本身的平均聚合度(平均分子量)就直接决定了它的粘接性能(粘接强度等)。因此这种胶黏剂的平均聚合度必须严格加以控制。

 

一般来说,胶料的相对分子质量要有一个适当的范围,太低太高皆不好。除了相对分子质量外,相对分子质量分布也有影响,一般而言,相对分子质量分布稍宽些为好。

 

(4)表面张力的影响


胶黏剂的表面张力,关系到其本身的渗透性和浸润性,因而影响到粘接。表面张力越低的胶黏剂对木材越容易润湿。在粘接板用的脲醛树脂胶中加入少量的阴离子表面活性剂,降低脲醛树脂胶的表面张力,粘接强度会有一定的提高。在粘接某些润湿性能差的木材时,可加入0.1%以下的表面活性剂改善粘接性能。

 

(5)增塑剂的影响


加入增塑剂可以提高胶料分子的扩散能力,增加粘接力,有利于粘接。而增塑剂用量过大,则会降低内聚强度,同时,低分子物过多,也会降低粘接力而导致粘接强度下降。在胶黏剂中加入适当的填充剂,不仅可以降低生产成本,还可以改善粘接性能,如降低收缩率、减小热膨胀系数、提高耐热性等。因此,增塑剂加入量不能太大,适当为宜。对于非活性增塑剂,特别应注意相容性要好,不然离析后会逐渐渗透扩散集中于粘接界面而引起脱胶。

 

(6)填充剂的影响


在一定的用量范围内剪切强度随填充剂量的增加而提高,但剥离强度却会受到影响,因此,对于粘接承受剥离力的试件时,应尽量不加或少加填充剂。如果加入的填充剂具有活性,例如加入经偶联剂处理的硅微粉,对于提高粘接强度的效果会更明显。

 

(7)溶剂的影响


溶剂型胶黏剂的溶剂要有很好的溶解性,否则容易出现分层、离析、结块、凝胶等缺陷,这将导致不能很好地润湿被粘接材料表面而严重影响粘接效果,有时甚至根本无法完成粘接。

 

对于混合溶剂,各组分的比例和溶解能力的配合一定要适当,同时要注意良溶剂的挥发速率应低于非溶剂的挥发速率,以防止因良溶剂首先挥发而发生相分离所导致的胶液凝聚、不润湿、自身聚集等缺陷。

 

同时,尽量选用低凝固点的溶剂,不然在低温的冬春季节容易凝成团,给施工带来困难,即使易于施工,也会因温度低而造成胶黏剂涂布后表面立刻凝聚,溶剂难以挥发,无法达到润湿的目的而影响粘接效果。例如氯丁胶黏剂可很好溶解于甲苯:120号汽油︰醋酸乙酯=2∶4.5∶3.5和醋酸乙酯︰丙酮︰汽油=3.5∶2∶4.5等两种混合溶剂中,但在温度低于一5℃时后者便会出现凝胶现象。为了保证其低温的稳定性,可加适量的二氯乙烷和二氯甲烷等溶剂进行调节。

 

(8)黏度的影响


胶黏剂的黏度对胶黏剂的流动性、浸润性及涂布等方面有重要的影响。在使用低黏度的胶黏剂时,被粘接材料的表面容易浸润,这对粘接是有利的,但如果在涂胶之后立即进行热压,则会因温度的升高使胶黏剂的黏度大幅度下降,造成胶液流失、胶液渗人过多的现象,使残留的树脂不足以形成连续均一的粘接层,造成缺胶,缺胶不但会减少有效的粘接面积,还必然要在缺胶部位产生应力集中,这对粘接极其不利,是造成粘接质量不良的原因之一。所以涂胶后等待一段时间后再进行热压,就是为了能使胶液蒸发掉一部分水分以增加胶液的黏度。如果黏度太大将会造成涂布困难,对于无溶剂型胶黏剂,可将被粘物表面用热风预热,使涂布后的胶黏剂黏度降低,易于流动湿润被粘表面。如果是溶剂型胶黏剂,则可用适当的溶剂进行稀释。

 

胶黏剂的黏度与温度有关,一般是温度高时黏度低,温度低时黏度高。胶黏剂的黏度适当与否,与被粘体的结构类型、性能和粘接操作条件等有关。在采用乳液型的胶黏剂时,由于存在着结构黏度的问题,所以黏度指数的范围对于涂胶方法的选择十分重要。黏度指数大的,辗涂效果差,对木材的浸透效果也差,所以,用于制造粘接板的乳液型胶黏剂的黏度指数应低于0.60。

 

(9) pH值的影响


胶黏剂的pH值直接关系到粘接层的性能,胶黏剂无论呈酸性或碱性对粘接都是不利的。一般而言,胶层酸性太强或碱性太大,对木材纤维及胶黏剂本身都有不良的影响,容易使木材或高聚物本身发生降解而引起粘接强度下降。例如,在脲醛树脂中加有过量酸性催化剂时将会加快其老化;采用有机磺酸类等强酸性催化剂的常温固化型酚醛树脂对木材进行粘接时,也会促使木材老化。因此,在可能的条件下应尽量使用pH值适中的胶黏剂。

 

(10)贮存期的影响


胶黏剂在贮存的过程中,会缓慢地发生自聚而导致粘接力随着贮存时间的延长而有所下降,例如氯丁胶黏剂在长时间贮存后会失黏,而长期贮存的α-氰基丙烯酸酯胶黏剂有时虽未聚合,但已失去粘接能力。因此,不要使用接近或超过贮存期的产品,最好使用新近生产或现行配制的胶黏剂,这样才能满足使用要求,获得比较理想的粘接效果。


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