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影响热熔胶膜粘接强度的物理因素

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浏览:- 发布日期:2018-07-13 11:39:47【

影响热熔胶膜粘接强度的物理因素主要指粘结面的表面粗糙度、表面处理、渗透、迁移、压力、胶层厚度、内应力等。和和热熔胶为您总结如下:

1.表面粗糙度

当热熔胶膜良好地浸润被粘材料表面时(接触角θ<90°),表面的粗糙化有利于提高胶粘剂液体对表面的浸润程度,增加胶粘剂与被粘材料的接触点密度,从而有利于提高粘接强度。反之,当胶粘剂对被粘材料浸润不良时(θ>90°),表面的粗糙化就不利于粘接强度的提高。
2.表面处理
粘接前的表面处理是粘接成功的关键,其目的是能获得牢固耐久的接头。由于被粘材料存在氧化层(如锈蚀)、镀铬层、磷化层、脱模剂等形成的“弱边界层”,被粘物的表面处理将影响粘接强度。例如,聚乙烯表面可用热铬酸氧化处理而改善粘接强度,加热到70-80℃时处理1-5分钟,就会得到良好的可粘接表面,这种方法适用于聚乙烯板、厚壁管等。而聚乙烯薄膜用铬酸处理时,只能在常温下进行。如在上述温度下进行,则薄膜的表面处理,采用等离子或微火焰处理。
对天然橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶和氯丁橡胶表面用浓硫酸处理时,希望橡胶表面轻度氧化,故在涂酸后较短的时间,就要将硫酸彻底洗掉。过度的氧化反而在橡胶表面留下更多的脆弱结构,不利于粘接。
对硫化橡胶表面局部粘接时,表面处理除去脱膜剂,不宜采用大量溶剂洗涤,以免不脱膜剂扩散到处理面上妨碍粘接。

铝及铝合金的表面处理,希望铝表面生成氧化铝结晶,而自然氧化的铝表面是十分不规则的、相当疏松的氧化铝层,不利于粘接。所以,需要除去自然氧化铝层。但过度的氧化会在粘接接头中留下薄弱层。

3.渗透
已粘接的接头,受环境气氛的作用,常常被渗进一些其他低分子。例如,接头在潮湿环境或水下,水分子渗透入胶层;聚合物胶层在有机溶剂中,溶剂分子渗透入聚合物中。低分子的透入首先使胶层变形,然后进入胶层与被粘物界面。使胶层强度降低,从而导致粘接的破坏。

渗透不仅从胶层边沿开始,对于多孔性被粘物,低分子物还可以从被粘物的空隙?毛细管或裂缝中渗透到被粘物中,进而侵入到界面上,使接头出现缺陷乃至破坏?渗透不仅会导致接头的物理性能下降,而且由于低分子物的渗透使界面发生化学变化,生成不利于粘接的锈蚀区,使粘接完全失效。

4.迁移

含有增塑剂被粘材料,由于这些小分子物与聚合物大分子的相容性较差,容易从聚合物表层或界面上迁移出来。迁移出的小分子若聚集在界面上就会妨碍热熔胶膜与被粘材料的粘接,造成粘接失效。

5.压力
在粘接时,向粘接面施以压力,使热熔胶膜融化后更容易充满被粘体表面上的坑洞,甚至流入深孔和毛细管中,减少粘接缺陷。当粘度较小时,加压时会过度地流淌,造成缺胶。因此,应待粘度较大时再施加压力,也促使被粘体表面上的气体逸出,减少粘接区的气孔。
热熔胶膜属于较稠的胶粘剂,在粘接时施加压力是必不可少的手段。在这种情况下,常常需要适当地升高温度,以降低胶的稠度或使胶液化流动。例如,绝缘层压板的制造、飞机旋翼的成型都是在加热加压下进行。

为了获得较高的粘接强度,对不同的胶粘剂应考虑施以不同的压力。一般对固体或高黏度的胶粘剂施高的压力,而对低黏度的胶粘剂施低的压力。

6.胶层厚度
较厚的胶层易产生气泡、缺陷和早期断裂,因此应使胶层尽可能薄一些,以获得较高的粘接强度。另外,厚胶层在受热后的热膨胀在界面区所造成的热应力也较大,更容易引起接头破坏。
在实际的接头上作用的应力是复杂的,包括剪切应力、剥离应力和交变应力。
(1)切应力:由于偏心的张力作用,在粘接端头出现应力集中,除剪切力外,还存在着与界面方向一致的拉伸力和与界面方向垂直的撕裂力。此时,接头在剪切应力作用下,被粘物的厚度越大,接头的强度则越大。
(2)剥离应力:被粘物为软质材料时,将发生剥离应力的作用。这时,在界面上有拉伸应力和剪切应力作用,力集中于胶粘剂与被粘物的粘接界面上,因此接头很容易破坏。由于剥离应力的破坏性很大,在设计时尽量避免采用会产生剥离应力的接头方式。

(3)交变应力:在接头上胶粘剂因交变应力而逐渐疲劳,在远低于静应力值的条件下破坏。强韧的、弹性的胶粘剂(如某些橡胶态胶粘剂)耐疲性能良好。

7.内应力
(1)收缩应力:当热熔胶膜固化时,因冷却而体积发生收缩,引起收缩应力。当收缩力超过粘附力时,表观粘接强度就要显著降。此外,粘接端部或胶的空隙周围应力分布不均匀,也产生应力集中,增加了裂口出现的可能。结晶性的胶在固化时,因结晶而使体积收缩较大,也造成接头的内应力。如在其中加入一定量能结晶或改变结晶大小的橡胶态物质,那么就可以减少内应力。
(2)热应力:在高温下,熔融的树脂冷却固化时,会产生体积收缩,在界面上由于粘接的约束而产生内应力。在分子链间有滑移的可能性时,则产生的内应力消失。
影响热应力的主要因素有热膨胀系数、室温和Tg间的温差以及弹性差量。为了缓和因热膨胀系数差而引起的热应力,应使胶粘剂的热膨胀系数接近于被粘物的热膨胀系数,加填料是一种好办法,可添加该种材料的粉末或其化材料的纤维或粉末。

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