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表面處理對(duì)膠粘劑粘接強(qiáng)度的影響分析

2017-09-06 10:08:04

表面處理是粘接過程的首要工序,也是膠接成功與否的關(guān)鍵因素。由于基材在加工、運(yùn)輸、貯存、使用過程中,表面會(huì)存在不同程度的氧化物、銹跡、油污、吸附物及其它雜質(zhì)等,直接影響膠接強(qiáng)度。


膠黏劑和粘接材料多種多樣。按照熱力學(xué)的觀點(diǎn),有高能表面與低能表面之分;從化學(xué)結(jié)構(gòu)上考慮,又有活性表面與惰性表面之分。為了獲得粘接強(qiáng)度高、耐久性好的粘接接頭,要求待粘接的表面層與基體材料及膠粘劑必須結(jié)合牢固。


表面處理的作用主要有:

(1)除去妨礙膠接的表面污物及疏松層;
(2)提高表面能;
(3)增加粘接面積。

表面處理的好壞將直接影響膠接材料的膠接強(qiáng)度。其主要影響因素是清潔度、粗糙度和表面化學(xué)結(jié)構(gòu)這三個(gè)方面。

一、清潔度
要獲得良好的膠接強(qiáng)度,必要的條件是膠粘劑完全浸潤基材表面?;谋砻嫔辖?jīng)常有一層銹垢或氧化物,以及在金屬的制造、切削、成型加工、熱處理等過程中吸附的有機(jī)或無機(jī)污染物。這些污染物所組成的污染層內(nèi)聚強(qiáng)度很低,它們的存在一般都要降低膠接強(qiáng)度。

二、粗糙度
適當(dāng)?shù)貙⒈砻娌诨芴岣吣z接強(qiáng)度。但是,粗糙度又不能超過一定的界限。表面太粗糙又反而會(huì)降低膠接強(qiáng)度。因?yàn)檫^于粗糙的表面不能被膠粘劑很好地浸潤,凹處所殘留的空氣等對(duì)膠接是不利的。膠接材料表面糙化之所以會(huì)提高膠接強(qiáng)度,首先,是因?yàn)闄C(jī)械糙化的過程無疑也使表面得到了凈化;其次,是因?yàn)樗€改變了表面的物理化學(xué)狀態(tài),形成了新的表面層;最后,粗糙度的不同還會(huì)影響界面上的應(yīng)力分布,從而獲得較好的膠接強(qiáng)度。

三、表面化學(xué)結(jié)構(gòu)
膠接材料表面的化學(xué)組成與結(jié)構(gòu)對(duì)膠接性能、耐久性能、熱老化性能等都有重要影響;而表面結(jié)構(gòu)對(duì)膠接性能的影響往往是通過改變表面層的內(nèi)聚強(qiáng)度、厚度、孔隙度、活性和表面自由能等而實(shí)現(xiàn)的。其中,表面化學(xué)結(jié)構(gòu)既可引起表面物理化學(xué)性質(zhì)的改變,也可引起表面層內(nèi)聚強(qiáng)度的變化,因而對(duì)粘附性能產(chǎn)生明顯的影響。

如聚四氟乙烯是一種表面能很低的惰性高分子材料,一般的膠粘劑都無法牢固地進(jìn)行膠接。但是,用鈉-萘-四氫呋喃溶液處理后,使四氟乙烯發(fā)生裂變作用,表面上的部分氟原子被扯下來,并在表面上產(chǎn)生很薄的黑棕色碳層。這樣,既改變了表面的化學(xué)結(jié)構(gòu),也增加了表面自由能,因而改進(jìn)了膠接性能。
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