胶粘剂粘接机理和粘接技术

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1、第7章粘接机理及粘接技术7.1粘接机理7.1.1界面接触与粘接理想的粘接强度，必需条件：紧密接触液体的接触角为0或接近0；黏度低，即不得大于几毫帕秒；能驱除被粘物接头间所夹空气。使用胶黏剂，在粘接过程中，由于胶黏剂的流动性和较小的表面张力，对被粘物表面产生润湿作用，使界面分子紧密接触，胶黏剂分子通过自身的运动，建立起最合适的构型，达到吸附平衡。随后，胶黏剂分子对被粘物表面进行跨越界面的扩散作用，形成扩散界面区。对高分子被粘物而言，这种扩散是相互进行的；金属或无机物由于受结晶结构的约束，分子较难运动，

2、但胶黏剂在硬化前，分子可以扩散到表面氧化层的微孔中去，达到分子的紧密接触，最后仍能形成以次价力为主的或化学键的粘接键。这就是粘接的基本过程。全过程的关键作用是润湿、扩散和形成粘接键。1、浸润平衡为形成良好的粘接，首先要求胶粘剂分子和被粘接材分子充分接触。为此，一般要将被粘接体表面的空气、或者水蒸气等气体排除，使胶粘剂液体和被粘接材接触。即将气—固界面转换成液—固界面，这种现象叫做润湿，其润湿能力叫做润湿性。胶黏剂在涂胶阶段应当具有较好的流动性，而且其表面张力应小于被粘物的表面张力。这意味着，胶黏剂应

3、当在被粘物表面产生润湿，能自动铺展到被粘物表面上。当被粘物表面存在凹凸不平和峰谷的粗糙表面形貌时，能因胶黏剂的润湿和铺展，起填平峰谷的作用，使两个被粘物表面通过胶黏剂而大面积接触，并达到产生分子作用力的0.5nm以下的近程距离。这就要求要选择能起良好润湿效果的胶黏剂。同时，也要求被粘物表面事先要进行必要的清洁和表面处理，达到最宜润湿与粘接的表面状态。要尽量避免润湿不良的情况。如果被粘物表面出现润湿不良的界面缺陷，则在缺陷的周围就会发生应力集中的局部受力状态；此外，表面未润湿的微细孔穴，粘接时未排尽或

4、胶黏剂带入的空气泡，以及材料局部的不均匀性，都可能引起润湿不良的界面缺陷，这些都应尽量排除。粘接失败的原因?压敏胶与底材不匹配表面平整度表面污染脱模剂尘埃增塑剂迁移软质聚氯乙烯橡胶养护时间施工压力施工环境温度onpolyethylenesurfaceWaterDropSubstrateWaterDroponcleanmetalsurfaceSubstrate粗糙的表面TexturedSurface判断润湿性可用接触角来衡量，可用Young方程来表示：SV=LVcos+SL式中，θ为接触角，也

5、称为润湿角；γSV为固气界面张力；γLV为液气界面张力；γSL为固液界面张力。此式应处于热力学平衡状态才有意义。SLSVLV液滴图1—1液体在固体表面上的浸润状态可从接触角(润湿角)判断润湿：习惯上将液体在固体表面的接触角θ=90º时定为润湿与否的分界点。θ＞90º为不润湿，θ＜90º为润湿，接触角θ越小，润湿性能越好。Zisman将固体表面分为高能表面和低能表面。凡表面能>200mN／m为高能表面，金属、金属氧化物和无机化合物的表面，都是高能表面，表面能<100mN／m为低能表面，有机化合

6、物、聚合物和水都属低能表面。高能表面的临界表面张力γc>胶黏剂的γLV，容易铺展润湿；低能表面的γc<一般胶黏剂的γLV，所以不易铺展润湿。2、表面及界面自由能临界表面张力γc较大的被粘物，选择比被粘物γc小的胶黏剂比较容易，有较多的胶黏剂品种可供选择。但γc越小，则越不容易选择能有效润湿的胶黏剂。例如，聚四氟乙烯(PTFE)的γc只有19mN／m，很不容易找到表面张力比这还小的胶黏剂，所以PTFE具有难粘的特性，利用这一特性，将PTFE热喷涂于锅面，就可以制成不粘锅。要想粘接PTFE，只有利用钠-

7、萘溶液进行化学处理或利用低温等离子体进行处理使表面改性，才能进行粘接。通常金属、玻璃、陶瓷、（木材）等无机物表面张力很大，容易被胶粘剂湿润，粘接容易。但当其表面被油污染后，表面张力变小，湿润变差，常使粘接失败，这就是涂胶前进行脱脂处理的原因。A、表面清理除杂、除污、脱漆等。B、脱除油脂1、溶剂除油：常用溶剂：丙酮、甲乙酮、汽油、无水乙醇；四氯化碳、三氯乙烯、过氯乙烯等2、碱液除油：特点：主要用于动植物油的去除，但除矿物油效果差，常需配制碱液清洗剂。碱液除油清洗剂配方：配方钢铁铜及其合金铝及其合金氢氧

8、化钠：50-60g/L——碳酸钠：50-60g/L10-20g/L—磷酸钠：86-100g/L10-20g/L10-30g/L硅酸钠：10-15g/L25g/L3-5g/LOP乳化剂：—2-3g/L2-3g/L处理条件：80℃/30min70℃/30min50℃/10min3、超声波除油适合结构复杂的构件。C、除锈1、机械法：2、化学法：硫酸+缓蚀剂（硫脲、联苯胺、食盐等）盐酸+缓蚀剂（六次甲基次胺、甲醛等）D、表面化学处理1、金属的表面活化或钝化2、难粘材料的表面活