影響膠粘劑膠接性能的因素分析

陳娟

【摘 ?要】論文詳細(xì)地闡述了當(dāng)前市面上較為常見的膠粘劑類型，并分析了影響膠粘劑膠接性能的主要因素。通過相關(guān)研究得知，隨著膠層厚度的增加，膠接性能大多是先增強(qiáng)再減小。想要提高膠粘劑的膠接性能就需要通過加強(qiáng)真空度來提高膠接性能，但當(dāng)粘膠劑中的真空達(dá)到極限時(shí)，膠粘劑的膠接性能也會(huì)相應(yīng)地減小，除此之外，可以通過袋壓法以及夾持距離等方式來達(dá)到對(duì)膠接性能的提高或者減小需要。

【Abstract】This paper describes in detail the common types of adhesives in the market， analyzes the main factors affecting the bonding performance of adhesives. According to the related research， with the increase of the adhesive layer thickness， the bonding performance is enhanced first and then decreased. In order to improve the bonding performance of adhesive， it is necessary to enhance the vacuum degree to improve the bonding performance. However， when the vacuum in the adhesive reaches the limit， the bonding performance of the adhesive will be reduced accordingly. In addition， the improvement or reduction of the bonding performance can be achieved through bag pressing method and clamping distance.

【關(guān)鍵詞】膠粘劑;膠接性能;因素;類型

【Keywords】adhesive; bonding performance; factor; type

【中圖分類號(hào)】TQ430.1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章編號(hào)】1673-1069（2021）07-0159-02

1 我國(guó)主要膠粘劑類型

1.1 PU膠

PU膠是我國(guó)目前應(yīng)用比較廣泛的膠粘劑之一。PU膠主要應(yīng)用于鞋子制作、產(chǎn)品包裝、建筑行業(yè)以及交通運(yùn)輸行業(yè)等。PU膠是我國(guó)膠粘劑類型中發(fā)展最迅速的，我國(guó)國(guó)內(nèi)大概有300多家公司專門用于生產(chǎn)PU膠，其中比較著名的PU膠公司有高盟新材、天山新材以及回天新材等。目前對(duì)于PU膠的相關(guān)研究仍然有待發(fā)展，雖然低端的PU膠已經(jīng)能夠滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需求，但對(duì)于比較高端的產(chǎn)品和原材料仍然依賴于進(jìn)口。隨著經(jīng)濟(jì)全球化的發(fā)展，水性化和高性能化已經(jīng)成為未來PU膠發(fā)展的必然趨勢(shì)。

PU膠的主要成分是水性聚氨酯，因此，膠粘劑具有粘度小、固化速度過慢以及耐水和耐熱性差等缺點(diǎn)。在PU膠未來的發(fā)展中，仍然需要不斷的優(yōu)化和改進(jìn)來提高其性能，從而達(dá)到擴(kuò)寬其應(yīng)用領(lǐng)域的目的。目前，PU膠的主要的改性方式有交聯(lián)改性、共混改性、共聚改性以及助劑改性等。其中共聚改性主要是以有機(jī)硅和含氟化合物為主要改性材料，作為研究和提高PU膠活躍的依據(jù)。

1.2 EP膠

EP膠粘劑相較于PU膠粘劑而言主要應(yīng)用于建筑、汽車、設(shè)備、儀器儀表和太陽(yáng)能等行業(yè)。我國(guó)EP膠粘劑的發(fā)展在2015年得到快速的提高，但大多數(shù)的EP膠粘劑只能應(yīng)用在建筑行業(yè)和土木工程中，對(duì)于電子電氣和汽車行業(yè)的應(yīng)用仍然需要進(jìn)口，相較于PU膠的發(fā)展趨勢(shì)而言，EP膠則更傾向于向環(huán)保性、高性能化方向發(fā)展。

EP膠的主要原料是環(huán)氧聚氨酯和環(huán)氧丙烯酸酯等膠粘劑，能夠在一定程度上提高EP膠的韌性和靈活性，特別是有效地?cái)U(kuò)大了粘結(jié)基材的范圍，使得EP膠在原有的程度上得到了有效的技術(shù)改性，同時(shí)也具備了比較好的熱老化性能和韌性。

1.3 輻射固化膠

輻射固化膠主要是應(yīng)用于電子產(chǎn)品以及玻璃等行業(yè)中，就發(fā)展水平和發(fā)展速度而言，輻射固化膠的發(fā)展較為緩慢，大多數(shù)的輻射固化膠都應(yīng)用于電子電氣領(lǐng)域和水晶玻璃行業(yè)。目前我國(guó)生產(chǎn)輻射固化膠的主要企業(yè)有康達(dá)新材以及天山新材，但這些企業(yè)雖然在中低端輻射固化膠的研究和生產(chǎn)方面都有不俗的表現(xiàn)，但對(duì)于輻射固化膠在高端領(lǐng)域的應(yīng)用研究仍然有所欠缺，因此，大部分高端輻射固化膠仍然依賴于進(jìn)口，因此在未來的發(fā)展和研究中，對(duì)于輻射固化膠的研究需要以改進(jìn)技術(shù)和開發(fā)高性能產(chǎn)品為主要趨勢(shì)，促進(jìn)輻射固化膠的發(fā)展。

在對(duì)輻射固化膠的技術(shù)改進(jìn)方面，可以通過提高紫外線技術(shù)來實(shí)現(xiàn)降低輻射固化膠對(duì)空氣或者濕氣的敏感性的方式，或者可以通過減小土層厚度，提高固化膠的附著力以及內(nèi)聚力等，從而提高輻射固化膠的利用率，拓寬輻射固化膠的應(yīng)用范圍。

1.4 氰基丙烯酸酯膠粘劑

氰基丙烯酸酯膠粘劑的應(yīng)用范圍主要是消費(fèi)品、汽車以及木制品和醫(yī)療行業(yè)。相較于其他膠粘劑而言，氰基丙烯酸酯膠粘劑在我國(guó)增長(zhǎng)速度較快，大多應(yīng)用于工業(yè)消費(fèi)中;氰基丙烯酸酯膠粘劑在醫(yī)療行業(yè)中的應(yīng)用大多依賴于進(jìn)口，因此，氰基丙烯酸酯膠粘劑的主要發(fā)展趨勢(shì)是高性能化，而對(duì)于氰基丙烯酸酯膠粘劑粘度低，固化速度過慢以及強(qiáng)度低等問題仍然需要進(jìn)一步的改善。

1.5 改性丙烯酸酯膠粘劑

改性丙烯酸酯膠粘劑主要應(yīng)用于汽車、航空、建筑以及電子行業(yè)中，也可以說改性丙烯酸酯膠粘劑大多應(yīng)用于高端生產(chǎn)過程中，但由于我國(guó)改性丙烯酸酯膠粘劑的產(chǎn)量較少，其中恒大新材為主要的生產(chǎn)企業(yè)，因此，我國(guó)對(duì)于改性丙烯酸酯膠粘劑的需要仍然不能被滿足。除此之外，改性丙烯酸酯膠粘劑的發(fā)展趨勢(shì)是以高性能化為主，相較于第一代改性丙烯酸酯膠粘劑而言，第二代的改性丙烯酸酯膠粘劑存在耐熱性較差、易燃和有毒等問題，因此需要在未來的發(fā)展中不斷優(yōu)化和改進(jìn)，通過嘗試添加其他原材料來提高該材料的相對(duì)穩(wěn)定性。

基于此，我們可以通過加入鎳或者鈷等材料來提高改性丙烯酸酯膠粘劑的穩(wěn)定性，除此之外，還可以采用高沸點(diǎn)的丙烯酸酯來做原材料，提高改性丙烯酸酯膠粘劑的耐熱性。

2 影響膠粘劑膠接性能的因素

2.1 不同膠層厚度對(duì)膠接性能的影響

糊狀膠在膠接過程中，對(duì)于膠層厚度的把握是非常關(guān)鍵的。一方面，過薄的膠層可能會(huì)造成膠接過程中局部缺膠，影響整個(gè)膠接的過程;另一方面，過厚的膠層又很容易造成膠層的脫粘和氣孔過多等問題。因此需要在膠接過程中，對(duì)不同厚度膠層的試樣拉伸剪切強(qiáng)度測(cè)試可以得知表征膠層厚度對(duì)膠接性能是會(huì)產(chǎn)生一定的影響。在膠接過程中，如果膠層厚度降低，則膠粘劑的應(yīng)力集中會(huì)逐漸增大，導(dǎo)致膠接性能的降低，同時(shí)過薄的膠層也會(huì)導(dǎo)致膠層的應(yīng)力過于集中，膠接性能減小。而過厚的膠層則會(huì)使膠接過程中氣孔不斷增加，降低膠接性能。

2.2 袋壓法對(duì)膠接性能的影響

袋壓法主要是不斷提高膠接過程中的真空度，而隨著真空度的不斷增加，拉伸剪切的強(qiáng)度也會(huì)呈現(xiàn)出先增加后減少的特點(diǎn)，這真空度的標(biāo)準(zhǔn)是0.03MPa，當(dāng)真空度大于這一數(shù)值時(shí)，拉伸剪切的強(qiáng)度就會(huì)隨之減少。在膠接過程中，膠粘劑分子通過布朗運(yùn)動(dòng)的形式，向膠的表面不斷擴(kuò)散，使得二者之間的極性基團(tuán)不斷靠近，而在這一過程中，我們需要不斷向粘接表面施壓，使膠粘劑更容易填滿交接過程中所出現(xiàn)的坑洞，從而達(dá)到增強(qiáng)交接強(qiáng)度的目的。除此之外，由于膠粘劑在固化之前已經(jīng)具備了一定的黏性，隨著壓力的不斷增加，會(huì)使得更多的膠粘劑流出膠接范圍，應(yīng)力不夠集中，不僅會(huì)導(dǎo)致膠接性能的降低，同時(shí)還可能會(huì)出現(xiàn)缺膠的情況，從而引起層板的滑移。

2.3 夾尺距離對(duì)膠接性能的影響

夾尺距離和袋壓法具有一定的相似點(diǎn)，即在達(dá)到一定的數(shù)值后，膠接性能就會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的變化，相較于袋壓法而言，夾尺距離的標(biāo)準(zhǔn)在300mm，超過300mm以后，膠接性能有顯著的提高，而如果夾尺距離小于150mm，膠接性能就會(huì)降低。因此我們?cè)趯?duì)夾尺距離的夾持處進(jìn)行試壓和加壓時(shí)，就需要膠層板有一定的剛度，從而幫助壓力進(jìn)行一段距離的傳遞，從而達(dá)到提高膠接性能的作用，同樣當(dāng)夾尺距離減少到一定程度時(shí)，膠接區(qū)域也隨之減少，那么夾尺距離能夠起到的作用也會(huì)減小。

3 結(jié)論

目前，我們常見的復(fù)合材料有膠接、鉚接、螺接等較為簡(jiǎn)單的連接工藝，但由于對(duì)多重結(jié)構(gòu)的膠接要求不斷提高，導(dǎo)致很多膠接方式并不可取，因此，膠粘劑作為一種新的膠接方式，能夠明顯地提高膠接效率，也能夠滿足復(fù)合材料結(jié)構(gòu)膠接表面光滑的需要，因此，無論是在應(yīng)用方式上還是在應(yīng)用范圍上都有顯著的提高。本文詳細(xì)地闡述了我國(guó)當(dāng)前主要的膠粘劑類型，并對(duì)影響膠粘劑膠接性能的因素也進(jìn)行了分析，以期能夠更好地促進(jìn)我國(guó)膠粘劑的發(fā)展。

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