最近在学习和研究胶粘剂相关的理论知识,进行梳理后与大家分享,也希望能给遇到同样问题或者想要理论研究的伙伴,带来些许帮助。
其实,在汽车电控产品的胶水应用中,我们对于粘接力的要求都没有明确在图纸上给出,甚至在选择胶水的时候,也不知道多大合适,也许都不曾关注,更别提对供应商提出要求。再或者说,我们自己也不懂,不清楚对粘接力的要求多少合适,很多时候都是注重在应用层面,只是沿用公司现有的胶水厂商和型号而已。
在前几年,这样的做法,也许对于外资企业来说并不会带来什么影响,通常我们都会选择大牌的胶水供应商,如汉高、陶氏等。但随着近几年,客户对于产品的价格要求越来越严苛,为了保证公司的利润率,就需要我们研发人员去研究能否使用低成本的胶水去替代,从而达到相同的性能要求。我相信,国产化替代国际大牌必是近几年的大趋势,降本增效也是每个企业保持增长的重要手段。
通常我们评判一个胶水与被粘接物的粘接性能的时候,都会去做下拉力试验,然后根据胶层的破坏情况来判断胶粘剂对材料粘接的好坏。胶层的破坏无非会出现下图的四种情况,即粘接破坏、内聚破坏、内聚界面混合破坏以及被粘物破坏。这四种形式的胶层破坏,最右边的被粘物破坏,是我们最希望得到的效果。因为这表示胶黏剂粘接的强度已经高于被粘物材料本身了,也就是说胶黏剂的粘结强度一定能达到需求了。所以,被粘结物破坏是一种最好的破坏形式,说明胶黏剂粘结得最好。而左边的粘接破坏,说明胶水层与被粘接物出现了完全分离,因此可认为胶水与被粘接物表面无法实现粘接,属于粘接失效,也是我们最不希望看到的效果。其实内聚破坏和粘接破坏,这两种现象在实际应用中都应该加以克服。我们应该尽量提高粘接力和内聚力,使得两种力大小相当,趋于平衡,即可获得最佳的粘接强度,此时则既有部分粘接破坏又有部分内聚破坏,也就是混合破坏。
高分子化合物的分子量低、粘度小、流动性好,有利于浸润,其粘接性虽好,但内聚力低,最终粘接强度也不会高。分子量大,胶层内聚力高,但粘度增大,不利于浸润。因此,只有分子量在一定范围内才能既有良好的粘接力,又有较大的内聚力,以保证粘接接头具有较好的粘接强度。因为我们不是专业做胶水的厂商,而只是应用,所以不可能知道非常详细的分子量。但是我们可以向胶水厂商要些数据,就是他们自己研究此胶水的时候,有没有对比测试过多少分子量是合适的,如果有这样数据的供应商,我想先不管他对不对,至少从理论上他们也考虑了此因素的影响。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接;对于非极性的高分子材料与极性的高分子材料来说,一般粘接强度都不太高。这是由于非极性高分子化合物表面能低,不易与极性高分子化合物形成良好的结合,故浸润性不好,不能很好粘接。非极性高分子化合物与非极性高分子化合物之间就能产生良好的粘接。由此可见,结构相似互溶性较好,有利于扩散,容易粘接得牢固。
另外极性基团的强弱和多少对化合物的内聚力和粘接力均有较大的影响。高分子化合物分子主链上常常有侧链,这就构成了它的空间结构。
在空间结构中,侧链的种类对粘接强度有着较大的影响。表面是否清洁、有无活性是粘接牢固与否的关键。材料在加工、运输和存放过程中,都不可避免会产生锈蚀、氧化和被油污灰层污染,而这些都会直接影响粘接。所以通常在点胶前,最好都需要根据被粘接物的材料性质选择相应的表面清洗处理方式。涂胶、静置环境条件、固化的条件、界面接触的压力等都很重要。胶水厂商的TDS物性表一般只对他们的样品测试条件负责,通常他们会说我们没法保证在具体的产品应用上确保能够达到相同的性能,只能作为参考。因此,在开发阶段,务必需要几方一起(胶水厂、零部件供应商、客户)合作,通过工艺条件的初步设定,结合胶水粘接和耐久试验,在量产前固化各个工艺参数。
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