粘接物表面处理方法浅谈

朱俊杰 陈炳耀 李军

摘 要：本文主要从表面清理、脱脂除油、除锈粗化、化学处理、等离子体处理、偶联剂处理、保护处理、辐射接枝这几个方面对粘接物表面的处理方法进行了详细的阐述。

关键词：表面清理、脱脂除油、除锈粗化、化学处理；等离子体处理；偶联剂处理；保护处理；辐射接枝

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.12.007

0 引言

表面处理的具体方法包括表面清洁，去油，除锈，干燥，化学处理和保护处理。对于正常使用，可以不进行化学处理，并且可以根据情况进行保护处理。根据被粘物表面的结构状态，粘合剂的类型，强度要求和使用环境，确定用于表面处理的具体方法，可以是一种，两种或几种方法相结合。

1 表面清理

对于要首先清洁的表面，可以使用水，刷子，棉纱，干布，压缩空气等来初步去除污垢，灰尘，沙子，油和其他污染物。超声波清洁适用于小型复杂零件。含有旧涂料的表面可以通过机械方法，喷灯火焰法，碱液清洗法或溶剂法除去。

2 脱脂除油

脱脂就是去除被粘物表面的油污。通常用堿溶液或有机溶剂等化学品处理。脱脂优选在去除粗糙之前进行，免得在抛光到粗糙的凹槽之后不容易除去油，并且严重影响粘合效果。

常用的除油方法包括溶剂脱脂，碱液脱脂和电化学脱脂。

2.1 溶剂除油

皂化油和非皂化油都很好地溶于有机溶剂中，因此它们可以用溶剂脱脂。它具有速度快，简单方便，基本无腐蚀的特点。溶剂脱脂通常用挥发性有机溶剂，例如丙酮，甲基乙基酮，三氯乙烯，乙酸乙酯，无水乙醇，溶剂汽油，四氯化碳等。有时使用混合溶剂更佳。脱脂溶剂的量不宜过大，表面在挥发后迅速冷却，使空气中的水分凝结在表面，形成水膜，影响粘合剂的润湿，所用溶剂应尽可能不含水分，最好是化学品级。

2.2 碱液除油

碱性脱脂也称为化学脱脂，即利用碱液和油发生皂化来达到去除油的目的。因此，它只能用于去除动物油和植物油，不适合去除矿物油。通常，可以用稀碱溶液处理，例如氢氧化钠，碳酸钠，硅酸钠，磷酸三钠和乳化剂。碱液应该有足够的浓度。但是，如果氢氧化钠的浓度太大，则钢的表面将具有棕色氧化膜，并且皂化油在碱溶液中的溶解度将降低。提高温度有利于皂化和乳化，脱脂操作温度通常为80至100℃。

2.3 乳液除油

乳液的脱脂可以在室温下进行，并且比碱液的脱脂更有效。乳化作用可以除去在有机溶剂中的油，并且在水中除去水溶性污染物。乳化脱脂是一种更好的脱脂方法，没有火灾和中毒的风险。乳化脱脂剂的主要成分是有机溶剂，乳化剂，混合溶剂和表面活性剂。

2.4 电化除油

在碱性电解液中，油和碱液的表面张力降低，导致油膜破裂。由于极化，金属和碱液之间的表面张力显著降低，使得电极之间的接触面积迅速增加，并且附着在金属表面上的油被挤压，迫使油膜破裂成小的油珠，在电极表面上产生的氢气或氧气泡保留在小油珠上。电化除油效率高、效果好。

3 除锈粗化

由氧气，湿气和其他介质引起的空气中金属材料的腐蚀或变色称为生锈，腐蚀产物通常称为“锈”。通常，高温下空气对金属的侵蚀称为氧化，氧化产物称为“氧化皮”。腐蚀和结垢阻碍了粘合剂对基材的润湿，需要将其除去以暴露基材的新鲜表面。为了增加粘合面积并增加粘合强度，通常要求表面具有适当的粗糙度。对于金属材料，粗糙化的目的通常在除锈的同时实现。除锈方法是手工，机械和化学三个方面。

3.1 手工法

手动除锈主要通过人力和简单的工具完成。通过摩擦，刮擦，研磨，刷涂等除去金属表面的腐蚀，并获得适当的粗糙度。这些方法是最简单和最常见的，但它们具有差的工作条件和低效率，并且仅适用于粘合强度不太高或作为预处理的情况。

3.2 机械法

机械方法是使用某种机械设备和工具来去除金属表面上的锈。这些机器包括便携式钢板除锈机，电动砂轮，气动刷，电刷，除垢枪，喷砂机等。通过摩擦和喷涂金属表面进行除锈。

3.3 化学法

化学除垢是使用化学方法来溶解生锈的金属表面的锈。尤其适合无喷砂设备条件的场合。

4 化学处理

化学处理是在诸如酸或碱的溶液中处理被粘物，并通过化学反应活化或钝化表面。化学键合的键可以大大提高键合强度和耐久性，并且适合于键合性能相对高的情况。化学处理过程相对而言很麻烦，在除油、除锈、粗化后，还需多次冲洗，最后还要钝化、干燥等。

5 等离子体处理

等离子体化学反应的主要特征是反应仅发生在固体材料的表面上，基本上不在材料内部发生反应。因此，将该性质应用于聚合物材料的表面改性具有重要的现实意义。

等离子体处理是改善材料表面润湿性和粘附性的有效方法。具体方法是在通过高压电将稀有气体激发成等离子体状态的环境下，在被粘物表面上进行化学反应。使表面产生反应性基团或交联，从而改善表面能并改善粘合性能。

6 偶联剂处理

使用偶联剂进行表面处理比化学处理更简单，更安全，但其效果与化学处理相反。可以在被粘物和粘合剂之间形成化学键，并显著提高粘合强度，耐水性，耐热性等。

必须首先将偶联剂的表面处理配制成一定浓度的水或非水溶液，施加到脱脂和失去光泽的表面上，干燥然后施胶。偶联剂溶液放置时间过长，或者沉淀出白色沉淀物则会失效，必须在几小时内使用完。

7 保护处理

像金属，陶瓷，玻璃等高能表面被粘物，易于吸收水和气体，再次污染，并影响粘合剂的润湿性。在粘合之前可以立即涂上底漆，可以达到密封，保护和延长储存的时间。所谓的底漆是在涂胶之前施加到被粘物表面的一种胶，以改善粘合性能。底漆基本上是与所用粘合剂相同或相似的聚合物的稀释溶液，其本身与重涂的粘合剂良好粘合。

常用的底漆是酚醛树脂，环氧树脂，聚氨酯等。

8 辐射接枝

辐射接枝处理方法是聚合物键合的材料在某些单体存在下用钴（60Co）源或电子加速的β射线接枝。使表面接枝上能促进粘合的聚合物。

9 结语

上述几种表面处理方法，除了表面清理不可缺少之外，其他一些方法则根据要求和需要确定，可以是两种也可以是几种方法联合采用。

由上不难看出，表面处理是相当麻烦与费时的工作，但它却是粘接极为重要的环节，一定要给予足够的重视，不可马虎大意，要认真仔细地进行工作，表面处理对于粘接就好像盖大楼应打好地基一样重要。

参考文献：

[1]李子东，李广宇，于敏.现代胶粘技术手册[M].北京：新时代出版社，2002.

作者简介：朱俊杰（1993-），男，湖北仙桃人，本科，主要从事胶粘剂研究工作。