胶粘剂粘接强度影响因素的探究

朱俊杰，陈炳耀，李 军

(1.广东三和化工科技有限公司，广东 中山 528429；2.广东顺德三和化工有限公司，广东 佛山 528325)

胶粘剂，又名粘合剂，简称为胶，主要是通过界面的粘附和物质的内聚等作用，使多种材料连接在一起，并且具有一定强度的的一类物质的统称，它分为有机的、无机的、天然的、合成的。胶粘剂已经普遍应用于各行各业中，在生产生活中起到了非常重要的作用，成为了一种优秀的、新型的连接材料。对于一种胶粘剂来说，粘接强度的高低肯定是胶粘剂性能好坏的一个重要的检测标准。那么影响胶粘剂粘接强度的因素有哪些呢？在除开胶粘剂本身的性质外，被粘物的性质、粘接技术以及环境因素等都对其有着重要的影响。

本文主要探究粘接物表面粗糙程度(以下简称表面粗糙程度)、粘接物表面处理方法(以下简称表面处理方法)、固化温度与时间、胶层厚度、固化压力以及水分对胶粘剂粘接强度的影响。

1 实验部分

1.1 实验材料

甲苯、丁酮、硫酸、重铬酸钠均为分析纯；蒸馏水、胶粘剂、不锈钢试片。

1.2 实验仪器

LJ-1000型拉力试验机，广州市广材试验仪器有限公司；恒温防爆烘箱。

1.3 实验原则

参照GB/T16491-2008进行实验。

2 结果与讨论

2.1 表面粗糙程度对粘接强度的影响

正常来讲，被粘物接触面合适的粗糙化能够增加粘接面积，可以不同程度的提升粘接强度。被粘物粘接面不同程度的粗糙对粘接强度的影响是不同的，见图1。

如图1所示，粘接面在粘接之前进行一定程度的打磨或者喷砂都可以明显提高粘接的强度。但需要知道的是并不是粘接面越粗糙越好，如果粗糙过度，反而会降低粘接的强度，这是因为粘接面过于粗糙的情况下，会导致接触不良，从而胶粘剂不能很好的湿润和渗透，很容易导致缺胶，继而造成粘接强度的下降。同时包裹空气也会因形成缺陷导致粘接强度下降，对于流动性差的胶粘剂来说会更加严重。

图1 表面粗糙程度对粘接强度的影响

2.2 表面处理方法对粘接强度的影响

粘接物表面的处理方式也对粘接强度起着非常大的作用，其原因是由于粘接这一作用的形成是发生在粘接物表面的。在粘接之前对被粘物表面进行适当处理，对粘接强度的影响见表1环氧胶粘剂粘接经各种方法处理钢的剪切强度。

表1 被粘物表面处理对粘接强度的影响

由表1可见，被粘物表面经过不一样的处理方法之后，粘接强度也得到了不同程度的提升。粘接强度之所以会提升，是因为经过一系列的处理之后，把残留在被粘物表面的油污、灰尘、水分、氧化膜等异物进行了清理，从而使得胶粘剂与被粘物表面有了更好的接触和充分的湿润，胶粘剂与被粘物表面被这些异物隔离的作用被减弱甚至消除，粘接强度自然而然得到了很大的提升。

2.3 固化温度与时间对粘接强度的影响

固化温度与固化时间也是影响粘接强度的两个重要因素。一般而言，固化温度的提升、固化时间的延长会相对应不同程度提升粘接强度。温度太低，会固化不足或者不固化，这样一来粘接强度必然不会高。但也不能太高，过高的温度会影响胶粘剂中相应成分的性能，更有甚者可能导致胶层变脆，出现过固化的现象，从而导致粘接强度的大幅度下降。

固化这一过程必然是需要一定的时间才能完成的。如果固化的时间不足，就会导致固化不完全，粘接强度也肯定不会高。但是也并非随时间延长粘接强度无限制升高，都会在某一时期达到最大值(见图2)。

另外一个需要注意的是，提升固化温度可以适当的减少达到最大粘接强度所需要的固化时间，但如果是低于了达到最大效果所需要的特定的固化温度，则无论怎么延长固化时间也无法达到最大效果。

图2 固化温度与时间对剪切强度的影响

2.4 胶层厚度对粘接强度的影响

图3 胶层厚度对剪切强度的影响

粘接的质量也与涂胶的厚度有着密切的联系，可能有的人会认为涂的胶越多，胶层越厚，粘接的强度就会越高，其实不然，而且恰恰相反。薄一点的胶层变形所需要的应力会比较大，不会轻易产生流动和蠕变，界面内应力越小，就越降低了产生气孔和缺陷的几率。一般胶粘剂的粘接强度都随胶层厚度的增加而降低(见图3)。当然，胶层也不能过薄，这样很有可能会导致容易缺胶或者胶层不连续，同样也会降低其刚度和强度。

2.5 固化压力对粘接强度的影响

在固化时适当的给予压力，能够使得胶粘剂与被粘物表面充分接触、湿润，让气体更好的扩散、渗透和排出，获得均匀密集的胶层。在一定的范围内，压力的增加会提升粘接强度，压力过大时，也有可能导致胶被挤出过多，造成缺胶，影响粘接强度。

2.6 水分对粘接强度的影响

水分无疑是一个非常重要的影响因素了，同时又不可避免的存在。比如空气中的水分、填料中的水分等。通常都很难完全去除，同时胶层也可以让水分渗透，这就导致其破坏了粘接界面的相互作用，粘接强度急剧下降。我们在进行粘接过程时应尽量保证周围环境的干燥。

3 结论

(1)为了保证良好的粘接强度，在粘接之前表面都要进行打磨或喷砂；

(2)被粘物表面需清洗干净，才能获得更好的粘接效果；

(3)适当的升高固化温度、延长固化时间有利于粘接强度的增加；

(4)均匀且薄的涂胶，而且保证不缺胶的情况下，可以得到更高的粘接强度

(5)固化时施以适当的压力可增加粘接强度；

(6)干燥的粘接环境是保证粘接强度的重要因素。