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 20  专注高分子材料

抗紫外线、抗黄变

影响胶粘剂粘合接头机械强度的因素

       各种胶粘剂粘合接头的机械强度取决于两方面的因素:

       一是被粘合材料界面之间的粘附力,这与被粘材料表面的性质和状态有关;

       二是被粘材料(包括胶粘剂本身)的内聚力,这与被粘材料(胶粘剂)自身的分子间的作用力有关。凡是影响粘附力和内聚力的因素都会直接影响粘合强度,其中任何一种力的丧失都将导致粘合接头的破坏。

       粘合接头的破坏形式有三种:粘附破坏、内聚破坏和混合破坏。当内聚力大于粘附力时,发生粘附破坏; 如果内聚力小于粘附力便发生内聚破坏。这两种破坏现象在实际应用中都应该加以克服,在尽力提粘附力和内聚力的前提下,使得这两种大小相当,趋于均衡,可获得*佳粘合强度,此时已有部分粘附破坏又有部分内聚破坏即为混合破坏。

       影响粘附力和内聚力的因素主要有如下几个方面。

       1、分子量。高分子化合物的分子量低、粘度小、流动性好,有利于浸润,其粘附性虽好,但内聚力低,*终的粘合强度不高;分子量大,胶层内聚力高,但粘度增大,不利于浸润。因此,对每一类高分子化合物,只有分子量在一定范围内才能既有良好的粘附力,又有较大的内聚力,以保证粘合接头具有较好的粘合强度。

       2、极性。高分子化合物分子中含有极性基团,有利于对极性高分子化合物的粘合。对于非极性高分子化合物与极性高分子化合物,一般粘合强度不高。这是由于非极性高分子化合物的表面能低,不易再与极性高分子化合物形成低能结合,故浸润不好,不易很好地粘合。由此可见,胶粘剂与被粘结材料如果结构相似,互溶性较好,有利于扩散,就容易粘合得牢固,一些含特殊官能团的附着力促进剂也可以增进粘合强度。

       3、空间结构。高分子化合物分子主链上常常有侧链,构成了空间结构。在空间结构中, 侧链的种类对粘合强度有较大影响。以聚乙烯醇缩醛类胶粘剂为例,缩丁醛与缩甲醛相比,缩丁醛的侧链长,链的柔顺性好,浸润性和粘附性较好;但是由于缩丁醛的侧链较长,易于热分解,所以耐热性差。缩甲醛的侧链短,在常温下粘合强度较高,耐热性较好,但胶层的韧性、浸润性和粘附性都较差。如果侧链含有苯基等,由于空间位阻大,分子链的柔性就下降,妨碍分子链运动,不利于浸润和粘附。例如,丁苯橡胶粘合赛璐玢时,当共聚物中的苯乙烯含量增加时,则剥离强度下降,破坏形式为粘附破坏。

       4、补强和硫化。通过补强和硫化可显著提高高分子材料的内聚力,在实际应用中非常普遍。如橡胶与各种材料的粘合中,由于橡胶是线型的,其内力主要取决于分子间的作用力,分子间易于滑动,所以它可溶可熔,因而表现出的耐热、耐溶剂性及粘合强度均不理想。为了克服上述的缺点,配方中都需要加入补强剂(如炭黑等)和硫化剂(硫黄等)进行补强和硫化,以达到一定的内聚力。通常,内聚力是随补强剂的用量增加和硫化交联密度的增加而增加,如果补强剂用量过大,交联密度太高,致使橡胶刚性过大,发硬、变脆,其粘合强度反而下降。

       5、被粘表面的处理。被粘合材料的表面是否清洁、有无活性是粘附牢固与否的关键。由于被粘材料在加工、运输和存放过程中,不可避免地会产生锈、氧化,粘上油污、吸附灰尘及其他杂物,这些物质直接影响粘附力。所以在粘合过程中应根据粘合材料的性质首先进行表面的清洗处理,常用的方法有溶剂清洗、砂布打磨、喷砂和化学处理等,经过适当的表面处理后可显著提高粘合接头的强度、耐久性和疲劳寿命,在轮胎、胶带、胶管、减震制品和胶辊等生产中,非橡胶骨架材料均需进行严格的处理,以提高粘合强度,确保制品质量。

       6、粘合过程中的工艺因素。粘合过程中的操作工艺,如涂胶、晾置、固化温度和压力等也很重要,有时工艺掌握得不好,会导致粘合强度大幅度下降,严重的甚至可能使粘合接头失败。因此粘合工艺需在粘合前通过试验进行决定。


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