優(yōu)質(zhì)的環(huán)氧膠粘劑可以達(dá)到優(yōu)異的膠粘效果和工業(yè)性能,要想知道怎樣可以生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的環(huán)氧膠粘劑,就要先了解環(huán)氧膠,本著環(huán)氧膠的原則,下面幾個(gè)方面要注意。
一、膠粘劑階性質(zhì)與膠接性能的關(guān)系。
膠粘劑的性能對(duì)膠接性能具有決定性的影響,對(duì)膠粘劑的配方設(shè)計(jì)至關(guān)重要。接頭中膠層和界面層的性能主要取決于膠粘劑的結(jié)構(gòu)、性能及其固化歷程,當(dāng)然還與被粘物的表面結(jié)構(gòu)和性質(zhì)等有關(guān)。本節(jié)討論的膠粘劑的性質(zhì)是指固化后的膠層和界面層階性質(zhì)。影響膠接性能的膠粘劑性能主要有:
?。?)膠粘劑的強(qiáng)度和韌性。前者是膠粘劑抵抗外力的能力,而后者是降低應(yīng)力集中、抵抗裂紋擴(kuò)展的能力。提高膠粘劑的強(qiáng)度和韌性有利于提高接頭的膠接強(qiáng)度。
(2)膠粘劑的模量和斷裂伸長(zhǎng)率。二者影響膠接接頭的應(yīng)力分布。低模量和高斷裂伸長(zhǎng)率的膠粘劑會(huì)大大提高“線受力”時(shí)的膠接強(qiáng)度。但是模量太低、斷裂伸長(zhǎng)率太大往往會(huì)降低內(nèi)聚強(qiáng)度,反而位膠接強(qiáng)度降低。對(duì)這兩種影響相反的因素,只有找到它們共同影響下的最佳值,才能得到最好的“線受力”膠接強(qiáng)度。
(3)膠粘劑的穩(wěn)定性和耐久性。這是它抵抗周圍環(huán)境(溫度、濕度、老化、介質(zhì)侵蝕等)使膠粘劑性能劣化和結(jié)構(gòu)破壞的能力。對(duì)提高接頭的耐熱性、耐濕熱性、耐老化性、耐腐蝕性及安全可靠性等有決定性作用??辜魪?qiáng)度(面受力)和剝離強(qiáng)度(線受力)顯然是性質(zhì)不同的兩類性能。前者屬于應(yīng)力范疇,是材料的極限應(yīng)力(破壞應(yīng)力);后者與膠粘劑的形變能有關(guān),屬于能量范疇,是材料的斷裂能(斷裂功)。所以有人把剝離強(qiáng)度列為韌性參數(shù)。中尾一宗等測(cè)定了膠層厚度、溫度及測(cè)試速度與剝離強(qiáng)度的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)這些參數(shù)可以換算,曲線中剝離強(qiáng)度峰的數(shù)目與膠粘劑的轉(zhuǎn)變點(diǎn)數(shù)目有關(guān)。環(huán)氧膠粘劑的硬度、模量與膠接性能的關(guān)系,可按硬度大小分成四個(gè)區(qū)域:非結(jié)構(gòu)性膠粘劑、柔性膠粘劑、一般結(jié)構(gòu)膠粘劑和耐熱膠粘劑。
必須指出的是:膠粘劑的性能與膠接性能是相互關(guān)聯(lián)又相互制約的,只有綜合考慮、全面權(quán)衡,才能設(shè)計(jì)出所需環(huán)氧膠粘劑的最佳配方。
二、確定所需環(huán)氧膠粘劑關(guān)鍵性能的主要依據(jù)
(1)按接頭中膠層的受力狀態(tài)和大小選擇膠粘劑的性能。若為“面受力”,宜選用內(nèi)聚強(qiáng)度和粘附強(qiáng)度大、韌性好的膠粘劑。若為“線受力”則宜選用韌性好、模量較小、斷裂伸長(zhǎng)率較大的膠粘劑。受疲勞或沖擊載荷時(shí)宜選用韌性好的膠粘劑。
(2)按被粘物的性質(zhì)選擇膠粘劑。剛性大的脆性材料(如玻璃、陶瓷、水泥、石料等)宜用強(qiáng)度高、硬度和模量大、不易變形的膠粘劑。鈑金件和結(jié)構(gòu)件等堅(jiān)韌、高強(qiáng)的剛性材料,由于承載大并有剝離應(yīng)力、沖擊和疲勞應(yīng)力,宜用強(qiáng)度高、韌性大的結(jié)構(gòu)膠粘劑,如環(huán)氧-丁腈膠。柔軟及彈性材料(塑料薄膜、橡膠等)一般不用環(huán)氧膠。也可選用柔性大的環(huán)氧膠。多孔性材料(泡沫塑料、海損等)宜用教度較大、柔性好的環(huán)氧膠。極性小的材料(聚乙烯、聚丙烯、氟塑料等)應(yīng)先經(jīng)表面活化處理后再用環(huán)氧膠粘接。
(3)按使用溫度選擇膠粘劑。膠粘劑的玻璃化溫度Tg一般應(yīng)大于最高使用溫度。通用型環(huán)氧膠粘劑的使用溫度約為-40~+80℃。使用溫度高于150℃時(shí)宜用耐熱膠粘劑。使用溫度在-70℃以下時(shí)宜用韌性好的耐低溫膠粘劑,如環(huán)氧-聚氨酯膠、環(huán)氧-尼龍膠等。冷熱交變對(duì)接頭破壞較大,宜用韌性好的耐高低溫膠,如環(huán)氧—尼龍膠等。
?。?)按其他使用性能要求選擇膠粘劑。如耐水性、耐濕熱性、耐老化性、耐腐蝕性、介電性等。
(5)按工藝要求(固化溫度、固化速度、教度、潮面或水中固化等)選擇膠粘劑。所選出的膠粘劑常常不能同時(shí)滿足所有的要求。這就需要正確地判斷哪些性能是所需膠粘劑的主要性能(關(guān)鍵性性能),哪些是次要性能。并按照確保主要性能,兼顧其他性能的原則設(shè)計(jì)膠粘劑配方。
三、環(huán)氧膠粘劑配方設(shè)計(jì)的步驟和方法。
首先應(yīng)根據(jù)使用性能和允許的固化工藝條件判斷采用環(huán)氧膠粘劑是否有可能,在性能價(jià)格比上是否有優(yōu)勢(shì)。然后大體上按照以下步驟進(jìn)行配方設(shè)計(jì)。
(1)初步判斷所需環(huán)氧膠粘劑的主要性能是哪些,次要性能是哪些。
(2)本著確保主要功能,兼顧其他功能的原則,按照組分材料的結(jié)構(gòu)和性能與膠粘劑性能的關(guān)系來確定膠粘劑的初步配方(膠粘劑的組配和配比)。還應(yīng)考慮成本及組分材料的來源。①先選配環(huán)氧樹脂固化體系。按化學(xué)當(dāng)量計(jì)算樹脂和固化劑的理論用量。對(duì)催化劑和促進(jìn)劑用量則參考經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。②再選配其他助劑。參照經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)或試配法選定初步用量(配比)。組分材料的在選配時(shí)還應(yīng)注意組分材料之間的相互影響。
?。?)按照主功能最優(yōu),其他功能適當(dāng)?shù)脑瓌t對(duì)初步配方進(jìn)行優(yōu)化。如采用正交回歸分析法等,并借助計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì),經(jīng)過綜合權(quán)衡,最后定出最佳配方。
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