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環(huán)氧膠粘劑粘接力增強(qiáng)の方法探討

向欣電子 ? 2021-11-24 18:14 ? 次閱讀

關(guān)鍵詞:膠粘劑(膠水,接著剤、黏結(jié)劑、粘接劑),膠接工藝

膠接是通過具有黏附能力的物質(zhì),把同種或不同種材料牢固地連接在起的方法。具有黏附能力的物質(zhì)稱為膠粘劑或黏合劑,被膠接的物體稱為被粘物,膠劑和被黏物構(gòu)成的組件稱為膠接接頭。其主要優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單、生產(chǎn)率高;工藝靈活、快速、簡(jiǎn)便;接頭可靠、牢固、美觀產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和加工工藝簡(jiǎn)單;省材、省力、成本低、變形小。容易實(shí)現(xiàn)修舊利廢接技術(shù)可以有效地應(yīng)用于不同種類的金屬或非金屬之間的聯(lián)接等。

膠粘劑的組成與分類

膠粘劑的組成

現(xiàn)在使用的膠粘劑均是采用多種組分合成樹脂膠粘劑,單一組分的膠粘劑已不能滿足使用中的要求。合成膠粘劑由主劑和助劑組成,主劑又稱為主料、基料或粘料;助劑有固化劑、稀釋劑、增塑劑、填料、偶聯(lián)劑、引發(fā)劑、增稠劑、防老劑、阻聚劑、穩(wěn)定劑、絡(luò)合劑、乳化劑等,根據(jù)要求與用途還可以包括阻燃劑、發(fā)泡劑、消泡劑、著色劑和防霉劑等成分。1.主劑主劑是膠粘劑的主要成分,主導(dǎo)膠粘劑粘接性能,同時(shí)也是區(qū)別膠粘劑類別的重要標(biāo)志。主劑一般由一種或兩種,甚至三種高聚物構(gòu)成,要求具有良好的粘附性和潤(rùn)濕性等。通常用的粘料有:·天然高分子化合物如蛋白質(zhì)、皮膠、魚膠、松香、桃膠、骨膠等。2)合成高分子化合物①熱固性樹脂,如環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、聚氨酯樹脂、脲醛樹脂、有機(jī)硅樹脂等。②熱塑性樹脂,如聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醇及縮醛類樹脂、聚苯乙烯等。③彈性材料,如丁腈膠、氯丁橡膠、聚硫橡膠等。④各種合成樹脂、合成橡膠的混合體或接枝、鑲嵌和共聚體等。2.助劑為了滿足特定的物理化學(xué)特性,加入的各種輔助組分稱為助劑,例如:為了使主體粘料形成網(wǎng)型或體型結(jié)構(gòu),增加膠層內(nèi)聚強(qiáng)度而加入固化劑(它們與主體粘料反應(yīng)并產(chǎn)生交聯(lián)作用);為了加速固化、降低反應(yīng)溫度而加入固化促進(jìn)劑或催化劑;為了提高耐大氣老化、熱老化、電弧老化、臭氧老化等性能而加入防老劑;為了賦予膠粘劑某些特定性質(zhì)、降低成本而加入填料;為降低膠層剛性、增加韌性而加入增韌劑;為了改善工藝性降低粘度、延長(zhǎng)使用壽命加入稀釋劑等。包括:1)固化劑固化劑又稱硬化劑,是促使黏結(jié)物質(zhì)通過化學(xué)反應(yīng)加快固化的組分,它是膠粘劑中最主要的配合材料。它的作用是直接或通過催化劑與主體聚合物進(jìn)行反應(yīng),固化后把固化劑分子引進(jìn)樹脂中,使原來(lái)是熱塑性的線型主體聚合物變成堅(jiān)韌和堅(jiān)硬的體形網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。固化劑的種類很多,不同的樹脂、不同要求采用不同的固化劑。膠接的工藝性和其使用性能是由加人的固化劑的性能和數(shù)量來(lái)決定的。2)增韌劑

增韌劑的活性基團(tuán)直接參與膠粘劑的固化反應(yīng),并進(jìn)入到固化產(chǎn)物最終形成的一個(gè)大分子的鏈結(jié)構(gòu)中。沒有加入增韌劑的膠粘劑固化后,其性能較脆,易開裂,實(shí)用性差。加入增韌劑的膠接劑,均有較好的抗沖擊強(qiáng)度和抗剝離性。不同的增韌劑還可不同程度地降低其內(nèi)應(yīng)力、固化收縮率,提高低溫性能。

常用的增韌劑有聚酰胺樹脂、合成橡膠、縮醛樹脂、聚砜樹脂等。

3)稀釋劑稀釋劑又稱溶劑,主要作用是降低膠粘劑粘度,增加膠粘劑的浸潤(rùn)能力,改善工藝性能。有的能降低膠粘劑的活性,從而延長(zhǎng)使用期。但加入量過多,會(huì)降低膠粘劑的膠接強(qiáng)度、耐熱性、耐介質(zhì)性能。常用的稀釋劑有丙酮、漆料等多種與粘料相容的溶劑。4)填料填料一般在膠黏劑中不發(fā)生化學(xué)反應(yīng),使用填料可以提高膠接接頭的強(qiáng)度、抗沖擊韌性、耐磨性、耐老化性、硬度、最高使用溫度和耐熱性,降低線膨脹系數(shù)、固化收縮率和成本等。常用的填料有氧化銅、氧化鎂、銀粉、瓷粉、云母粉、石棉粉、滑石粉等。5)改性劑改性劑是為了改善膠黏劑的某一方面性能,以滿足特殊要求而加入的一些組分,如為增加膠接強(qiáng)度,可加入偶聯(lián)劑,還可以加入防腐劑、防霉劑、阻燃劑和穩(wěn)定劑等。

環(huán)氧膠粘劑粘接強(qiáng)度增強(qiáng)方法

性能:環(huán)氧樹脂膠粘劑系由環(huán)氧樹脂加固化劑,填料等配制而成。粘接強(qiáng)度高,硬度大,剛性好,能耐酸,堿,油和有機(jī)溶液,固化收縮小,可做為金屬,水泥,陶瓷,玻璃,石料,木材,熱固性塑料等材料的結(jié)構(gòu)膠粘劑和建筑灌封材料。原理分析:配方中,環(huán)氧樹脂和聚氯乙烯樹脂為主要膠粘成分;鄰苯二甲酸二辛脂為增塑劑;石英粉和白炭黑為填充改性劑;三氟化硼甘油,三氟化硼苯胺,二縮三乙二醇胺為固化劑;磷酸為酸化劑,并起固化促進(jìn)作用及增加對(duì)金屬的粘合力。雙組分室溫固化的環(huán)氧膠粘劑。被粘合的表面上涂以本品后,施加一定壓力。即可讓其在室溫下固化。固化條件為:16.5攝氏度時(shí)14-16秒,25攝氏度時(shí)7-9秒,30攝氏度時(shí)4-6秒。主要用于各種金屬與金屬,金屬與非金屬,以及各種硬塑料制品的粘合,具有很高的粘接強(qiáng)度。

環(huán)氧膠粘劑粘接強(qiáng)度增強(qiáng)方法:雖然環(huán)氧膠粘劑的粘接強(qiáng)度比較高,但對(duì)于一些高強(qiáng)結(jié)構(gòu)粘接仍感不足,還需進(jìn)一步提高粘接強(qiáng)度,可通過如下一些途徑進(jìn)行增強(qiáng)。

1采用高性能環(huán)氧樹脂一些高性能的環(huán)氧樹脂,如AG一80、AFG一90、酚醛環(huán)氧樹脂、似盼F環(huán)氧樹脂、雙酚S環(huán)氧樹脂、液晶環(huán)氧樹脂、TDE一85(IJ())、731等,單獨(dú)配合或與雙酚A型環(huán)氧樹脂共混,都具有很高的粘接強(qiáng)度。液晶環(huán)氧樹脂是一種高度分子有序,深度分子交聯(lián)的聚合物網(wǎng)絡(luò),可形成自增強(qiáng)結(jié)構(gòu),力學(xué)性能相當(dāng)優(yōu)異。少量液晶環(huán)楓樹脂與B144環(huán)氧樹脂共混,固化物的拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度明顯拋島。2選用增強(qiáng)性固化劑固化劑對(duì)環(huán)氧膠粘劑的粘接強(qiáng)度有重要影響,選用能使環(huán)氧膠固化后粘接強(qiáng)度高的固化劑,如雙氰胺、間苯二胺、二氨基二苯甲烷、二氨基二苯砜、低分子聚酰胺(315、3051)、G一328、端氨基聚醚、105縮胺、甲基六氫苯酐、均苯四酸二酐/苯酐(20/28)、2一乙基一4一甲基咪唑、線性酚醛樹脂等。環(huán)氧樹脂預(yù)先與CTBN接枝,以多醚胺(聚醚胺)作為內(nèi)增韌型固化劑,采用雙重增韌體系,使室溫固化環(huán)氧膠粘劑的室溫剪切強(qiáng)度達(dá)到35MPa。90~剝離強(qiáng)度超過3.5kN/m。3添加增強(qiáng)性填充劑填充劑的加入降低了固化物的熱膨脹系數(shù)和固化收縮率,減小了內(nèi)應(yīng)力。當(dāng)超負(fù)荷作用出現(xiàn)裂紋時(shí),有填料的膠層還能阻止裂紋擴(kuò)展,從而提高了粘接強(qiáng)度。例如用于金屬結(jié)構(gòu)粘接的環(huán)氧膠粘劑,加入適量的鐵粉可提高剪切強(qiáng)度。增強(qiáng)性的填充劑有硅微粉、白炭黑、硅灰石粉、氧化鋁、超細(xì)硅酸鋁、輕質(zhì)氧化鑲、滑石粉、海泡石粉、凹凸棒土粉、超細(xì)煅燒高嶺土、氧化鐵粉、鐵粉、鋁粉、鋅粉、玻璃磷片、不銹鋼鱗片、白云石粉等。4無(wú)機(jī)晶須增強(qiáng)晶須是在特殊條件下以單晶形式生長(zhǎng)而成的直徑極小的纖維,具有高度有序的原子排列結(jié)構(gòu),因而可接近原子間價(jià)鍵的理論強(qiáng)度,用于增強(qiáng)環(huán)氧膠粘劑潛力極大??捎玫木ы氂醒趸\晶須、硫酸鈣晶須、碳酸鈣晶須、硼酸鋁晶須、鈦基晶須、羥基磷灰石晶須、氫氧化鎂晶須、堿式硫酸鎂晶須、碳化硅晶須等。5纖維增強(qiáng)玻璃纖維、碳纖維、芳香族聚酰胺纖維(Kevlar纖維)、維綸纖維、聚乙烯醇纖維、聚苯硫醚纖維、不銹鋼纖維、玄武巖纖維、奠來(lái)石纖維等都可對(duì)環(huán)氧膠粘劑增強(qiáng)。6硅烷偶聯(lián)劑增強(qiáng)加入適當(dāng)適量的硅烷偶聯(lián)劑,如KH一560、KH一550、KH一580、KH一590、KH一792、南大一42、南大一73、A一186、A一1160等,都能有效提高環(huán)氧膠粘劑的粘接強(qiáng)度。例如環(huán)氧膠粘接鋁,加入KH一550(1%)的剪切強(qiáng)度為11.6.MPa;而無(wú)偶聯(lián)劑的僅為9.7MPa。7使用膜狀環(huán)氧膠膜狀環(huán)氧膠簡(jiǎn)稱環(huán)氧膠膜,制造時(shí)多選用相對(duì)分子質(zhì)量高的雙酚A型固體環(huán)氧樹脂和多官能環(huán)氧樹脂。在粘接時(shí)膠膜容易保證膠層的厚度均勻一致,因此粘接強(qiáng)度很高。

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