经验分享|胶粘接的一般基础知识

文摘   2024-05-20 07:20   江苏  
观点 / Champion   


在日常生活中,我们会用到各种粘接的材料,如双面胶、单面胶带、502胶水、电工胶布、玻璃胶等。它们共同的特点就是用来将物体固定,多数是将两种材料进行粘接固定。
那么何为胶粘剂呢?

胶粘剂的定义就是一种能够将两种或两种以上的材料或制件通过界面的粘附和物质的内聚作用连接在一起的物质。这种物质可以是天然的也可以是合成的,可以是有机的也可以是无机的。胶粘剂广泛应用于多个领域,如工业生产、建筑、汽车制造、家具制造以及日常生活中。

由于硅材料优异的耐温和耐候性能,使得其在众多胶粘剂种类中占比较高。
今天想和大家分享下胶粘剂的一些基础知识。
01. 胶粘剂何以粘接物体


我们先引入两个力的概念:粘接力内聚力
可以想象:被我们粘接起来的两个物体,想要将它们分开的话,就需要对它们施加力。那当我们将它们分开时,是不是有可能会出现两种情况:胶粘剂与被粘接的基材表面分离;胶粘剂本体之间出现分离。
对应上面的两种不同分离形式,也就是两种不同的力:
粘接力:

粘接力:不同物质之间的相互作用力(基材与胶粘剂分子之间作用力)。

内聚力:

内聚力:在同种物质内部相邻各部分(分子与分子,原子和原子之间的吸引力)。

对应上面两种分离的话,也有专业的失效术语:粘接破坏(Adhesive Failure)和内聚破坏(Cohesive Failure):。

接下来我们还需要了解胶水为什么能够粘接物体,也就是其粘接依据的理论基础是什么。
▪ 机械互锁理论
我们应该有经验,绝对表面光滑的物体表面是不如有些粗糙的表面粘接性要好的。
粗糙度的定义我们应该清楚,在微观下物体表面总会有凹凸,而这些凹凸的小表面和空间给胶水填充和基材的充分接触创造了条件,试想下,绝对光滑的物体表面,是不是与胶水的接触面积也要相对小。

▪ 静电吸附理论

粘接力的主要来源是分子间作用力:包括氢键力和范德华力。

▪ 化学键合

胶粘剂与基材相互反应,形成了共价化学键,化学键产生的粘接力远大于静电力。

下表总结了不同结合键的特点:


02. 胶粘剂常用术语



▪ 润湿
使胶粘剂和被粘物之间形成连续性接触的过程。

▪ 挤出率

表征粘度的单位,在一定压力下一定直径的管中单位时间内挤出的胶粘剂的克数。

▪ 交联

在分子间形成化学键,产生三维网络结构的过程。

▪ 固化

通过化学反应使胶粘剂具有强度性质的过程。

▪ 硬度

表示它抵抗外力压入的能力,也就是说材料对刚性物压入时的阻力,它的大小反映出材料本身的软硬程度。

邵氏硬度,一般常用等级为shore DA00,软硬程度依次递减。00别一般使用在凝胶类非常柔软的物体上,A级别类似橡胶带有弹性的软硬程度,D级别描述坚硬的物体。具体硬度以数字表示,如80D20D60A30 00等,同级别下数值越大表示越硬。级别之间没有转换的公式,一般可以认为90A≈20D。

▪ 表干时间

指将一个小的PE薄片(大约2cm x5cm)放置在胶粘剂的表面,拿开时表面不会有黑色的残胶。产品本身仍有粘性,但不会在PE薄片上留有痕迹。
▪ 拉伸强度
在垂直于胶层的载荷作用下,胶接试样破坏时,单位胶接面所承受的拉伸力。

▪ 剪切强度

在平行于胶层的载荷作用下,胶接试样破坏时,单位胶接面所承受的剪切力。

▪ 剥离强度

在规定的剥离条件下,使胶接试样分离时单位宽度所能随承受的载荷。

▪ 介电强度

是一种材料作为绝缘体时的电强度的量度。它定义为试样被击穿时,单位厚度承受的最大电压,表示为伏特每单位厚度。
▪ 体积电阻率

指某材料单位厚度上的直流压降与单位面积上通过的电流之比。

测定方法:将标准规格的试样置于两电极之间, 60秒的时间内,加500伏特的电压并测量电阻,计算体积电阻率。

▪ 玻璃化转变温度(Tg,Glass Transition Temperature)

是指高分子材料开始从玻璃态(刚性)向橡胶态(柔软)转变的温度。

特别是对于环氧这类固化后比较坚硬的胶体,在电子行业中,一旦超过Tg点后,胶体的电性能会有所下降。

▪ 导热率

在物体内部垂直于导热方向取两个相距1米,面积为1平方米的平行平面,若两个平面的温度相差1K,则在1秒内从一个平面传导至另一个平面的热量就规定为该物质的热导率,其单位为瓦特·米-1·开-1(W·m-1·K-1)。

▪ 触变性

在恒定剪切速率下粘度随时间增加而降低,且剪切停止后,粘度又恢复的现象称为触变性。

例如:放在碗里静止的时候看上去很稠,用筷子搅拌,会变得比较稀薄。

▪ 老化

胶接件的性能随时间变化的现象。例如:发黄、变  脆、形变、易剥离等。

▪ 适用期

指配制的胶粘剂与密封剂能维持可使用性的时间。

对单组分湿气固化的胶粘剂与密封剂,则是指将它挤出暴露在空气中适合涂布组装的最短时间。双组分胶粘剂的适用期一般指粘度增加一倍的时间。

▪ 催化剂中毒

催化剂因与其它材料反应而失去反应活性。

▪ 温度冲击

又称高低温交变试验high-low temperature cycles test,使胶接试样承受规定的高、低温周期交变后,检测其性能变化的试验。



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