膠粘劑固化需考慮的因素
固化是指膠粘劑通過(guò)溶劑揮發(fā)、熔體冷卻、乳液凝聚等物理作用或縮聚、交聯(lián)、接枝等化學(xué)反應(yīng),使其變成固體。前者是對(duì)于非反應(yīng)性膠粘劑而言的,而后者是對(duì)于反應(yīng)性膠粘劑而言。固化時(shí)粘接接頭獲得良好粘接性能的重要步驟,對(duì)于膠粘劑的粘接性能影響也是最大。只有完全固化,才能獲得良好的粘接強(qiáng)度與較強(qiáng)的使用壽命。固化過(guò)程中的三要素是固化壓力、固化溫度和固化時(shí)間。
固化壓力
在固化時(shí)對(duì)粘接件施加一定的壓力,有四個(gè)優(yōu)點(diǎn):
1、利于膠粘劑的流動(dòng)、滲透和潤(rùn)濕。
2、有利于膠層厚薄均勻、致密;
3、有利于膠層中氣體、水分等低分子物的排出,避免產(chǎn)生空洞與氣孔;
4、有利于被粘物表面的緊密接觸和準(zhǔn)確定位。
固化壓力施加的大小視膠粘劑的具體種類而定。例如好粘膠業(yè)的高強(qiáng)度丙烯酸結(jié)構(gòu)膠與高強(qiáng)度環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠等只需接觸壓力即可。所謂接觸壓力,是指由被粘物自身質(zhì)量所產(chǎn)生的壓力,不需要額外施加壓力。
在粘接時(shí),應(yīng)盡可能的采取適宜的固化壓力。壓力太小,難以獲得高強(qiáng)度的粘接件。壓力太大,會(huì)造成溢膠,導(dǎo)致膠層過(guò)薄、粘接強(qiáng)度降低。此外,壓力還要均勻一致。對(duì)于溶劑型膠粘劑粘接的試件,必須至始至終對(duì)粘接件施加足夠而且恒定的固化壓力,否則粘接件難以準(zhǔn)確定位,粘接強(qiáng)度會(huì)受到較大影響。有些膠粘劑的初始粘較小,在進(jìn)行粘接時(shí),可采取逐漸增加壓力的方式,否則易造成膠粘劑流淌而導(dǎo)致粘接面上缺膠。
固化溫度
固化溫度是膠粘劑在固化中的重要因素,不僅決定著固化程度,而且決定著固化速度,還會(huì)影響粘接件的粘接性能。每一種膠粘劑都有一個(gè)特定的固化溫度范圍,固化反應(yīng)只有在規(guī)定固化溫度下才能使固化反應(yīng)充分進(jìn)行。固化溫度與固化時(shí)間又有相互依存關(guān)系,通常固化溫度越高,固化時(shí)間越快;反之亦然,單頁(yè)不可太低。
當(dāng)固化溫度太低時(shí),有些膠粘劑無(wú)論怎樣延長(zhǎng)時(shí)間也難以固化。如環(huán)氧-聚酰胺膠粘劑,當(dāng)溫度低于5℃時(shí),就很難固化。對(duì)于室溫固化膠粘劑,適當(dāng)提高溫度有利于分子間的滲透和擴(kuò)散以及低分子物質(zhì)的析出,可使固化反應(yīng)進(jìn)行完全,粘接件的粘接強(qiáng)度和耐久性能得到提高。在高溫固化時(shí),固化溫度不宜過(guò)高,加熱也不宜過(guò)快,否則膠粘劑會(huì)來(lái)不及充分浸潤(rùn),或者會(huì)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力,而導(dǎo)致粘接強(qiáng)度下降。
加熱固化的膠粘劑最好采用分階段固化,即:首先在40~60℃下固化一段時(shí)間,然后升溫,在不同溫度下分別固化一段時(shí)間,直至升到最終固化溫度,保持一段時(shí)間。固化結(jié)束后,不可立即撤出熱源,急劇冷卻,這樣會(huì)因收縮不均而產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力。通常的,粘接件應(yīng)隨著熱源緩慢降溫,冷卻至室溫。在實(shí)驗(yàn)室中經(jīng)常使用的式電熱鼓風(fēng)干燥箱,而在生產(chǎn)上采用壓罐、熱壓機(jī)、高頻及紅外加熱裝置。
固化時(shí)間
固化時(shí)間是指在一定的固化溫度下獲得最佳粘接強(qiáng)度所需的最短時(shí)間。對(duì)于不同的膠粘劑,由于其固化反應(yīng)類型不同,則固化時(shí)間長(zhǎng)短也不同,如自由基固化丙烯酸酯膠粘劑,它達(dá)到一定時(shí)間后,粘度突然劇增,迅速形成固化。而加成型和縮合型樂(lè)泰膠粘劑時(shí)隨著固化時(shí)間的延長(zhǎng),粘度增大,最終形成固化。
因此當(dāng)固化時(shí)間較短時(shí),膠粘劑的固化反應(yīng)進(jìn)行不完全,不僅粘接強(qiáng)度較低,而且接頭的耐久性、耐介質(zhì)性能也會(huì)相應(yīng)下降;而固化時(shí)間過(guò)長(zhǎng),不僅生產(chǎn)效率低下,而且浪費(fèi)能源,生產(chǎn)成本提高。在實(shí)際生產(chǎn)條件許可的情況下,通常是利用時(shí)溫等效性原理,采用較高的固化反應(yīng)溫度,使固化時(shí)間縮短,在固化后,為了消除有些粘接件的內(nèi)應(yīng)力,還需在一定溫度下對(duì)其進(jìn)行后處理。
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