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技術交流

等離子粘接影響物理強度的物理因素

发布时间:2019-5-21 8:20:39 | 信息来源:
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1.表面粗糙度:
    当胶粘剂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.表面處理:
    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。
對天然橡膠、丁苯橡膠、丁腈橡膠和氯丁橡膠表面用濃硫酸處理時,希望橡膠表面輕度氧化,故在塗酸後較短的時間,就要將硫酸徹底洗掉。過度的氧化反而在橡膠表面留下更多的脆弱結構,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。
鋁及鋁合金的表面處理,希望鋁表面生成氧化鋁結晶,而自然氧化的鋁表面是十分不規則的、相當疏松的氧化鋁層,不利于粘接。所以,需要除去自然氧化鋁層。但過度的氧化會在粘接接頭中留下薄弱層。
3.滲透:
    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.遷移:
    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胶粘剂与被粘材料的粘接,造成粘接失效。
5.壓力:
    在粘接时,向粘接面施以压力,使胶粘剂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。对于粘度较小的胶粘剂,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。
    对于较稠的或固体的胶粘剂,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,以降低胶粘剂的稠度或使胶粘剂液化。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。
爲了獲得較高的粘接強度,對不同的膠粘劑應考慮施以不同的壓力。一般對固體或高粘度的膠粘劑施高的壓力,而對低粘度的膠粘劑施低的壓力。
6.膠層厚度:
    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。
7.負荷應力:
    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。
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