影響膠粘劑粘接強度的7個物理因素

文章出處：https://www.sz-kangli.com 作者：康利邦 人氣：1255 發表時間：2025-07-18 08:45:35

影響膠粘劑粘接強度的物理因素簡述

1.表麵粗糙度

當膠粘劑良好地浸潤被粘材料表麵時（接觸角θ<90°），表麵的粗糙化有利於(yu) 提高膠粘劑液體(ti) 對表麵的浸潤程度，增加膠粘劑與(yu) 被粘材料的接觸點密度，從(cong) 而有利於(yu) 提高粘接強度。反之，當膠粘劑對被粘材料浸潤不良時（θ>90°），表麵的粗糙化就不利於(yu) 粘接強度的提高。

2.表麵處理

粘接前的表麵處理是粘接成功的關(guan) 鍵，其目的是能獲得牢固耐久的接頭。由於(yu) 被粘材料存在氧化層（如鏽蝕）、鍍鉻層、磷化層、脫模劑等形成的“弱邊界層”，被粘物的表麵處理將影響粘接強度。

例如，聚乙烯表麵可用熱鉻酸氧化處理而改善粘接強度，加熱到70-80℃時處理1-5分鍾，就會(hui) 得到良好的可粘接表麵，這種方法適用於(yu) 聚乙烯板、厚壁管等。而聚乙烯薄膜用鉻酸處理時，隻能在常溫下進行。如在上述溫度下進行，則薄膜的表麵處理，采用等離子或微火焰處理。

對天然橡膠、丁苯橡膠、丁腈橡膠和氯丁橡膠表麵用濃硫酸處理時，希望橡膠表麵輕度氧化，故在塗酸後較短的時間，就要將硫酸徹底洗掉。過度的氧化反而在橡膠表麵留下更多的脆弱結構，不利於(yu) 粘接。

對硫化橡膠表麵局部粘接時，表麵處理除去脫膜劑，不宜采用大量溶劑洗滌，以免脫膜劑擴散到處理麵上妨礙粘接。

鋁及鋁合金的表麵處理，希望鋁表麵生成氧化鋁結晶，而自然氧化的鋁表麵是十分不規則的、相當疏鬆的氧化鋁層，不利於(yu) 粘接。所以，需要除去自然氧化鋁層。但過度的氧化會(hui) 在粘接接頭中留下薄弱層。

3.滲透

已粘接的接頭，受環境氣氛的作用，常常被滲進一些其他低分子物。例如，接頭在潮濕環境或水下，水分子滲透入膠層；聚合物膠層在有機溶劑中，溶劑分子滲透入聚合物中。低分子物的透入首先使膠層變形，然後進入膠層與(yu) 被粘物界麵。使膠層強度降低，從(cong) 而導致粘接的破壞｡

滲透不僅(jin) 從(cong) 膠層邊沿開始，對於(yu) 多孔性被粘物，低分子物還可以從(cong) 被粘物的空隙､毛細管或裂縫中滲透到被粘物中，進而侵入到界麵上，使接頭出現缺陷乃至破壞。滲透不僅(jin) 會(hui) 導致接頭的物理性能下降，而且由於(yu) 低分子物的滲透使界麵發生化學變化，生成不利於(yu) 粘接的鏽蝕區，使粘接完全失效。

4.遷移

含有增塑劑的被粘材料例如PVC材料，由於(yu) 這些小分子物與(yu) 聚合物大分子的相容性較差，容易從(cong) 聚合物表層或界麵上遷移出來。遷移出的小分子若聚集在界麵上就會(hui) 妨礙膠粘劑與(yu) 被粘材料的粘接，造成粘接失效。

5.壓力

在粘接時，向粘接麵施以壓力，使膠粘劑更容易充滿被粘體(ti) 表麵上的坑洞，甚至流入深孔和毛細管中，減少粘接缺陷。對於(yu) 黏度較小的膠粘劑，加壓時會(hui) 過度地流淌，造成缺膠。因此，應待粘度較大時再施加壓力，也促使被粘體(ti) 表麵上的氣體(ti) 逸出，減少粘接區的氣孔。

對於(yu) 較稠的或固體(ti) 的膠粘劑，在粘接時施加壓力是必不可少的手段。在這種情況下，常常需要適當地升高溫度，以降低膠粘劑的稠度或使膠粘劑液化。例如，絕緣層壓板的製造、飛機旋翼的成型都是在加熱加壓下進行。

為(wei) 了獲得較高的粘接強度，對不同的膠粘劑應考慮施以不同的壓力。一般對固體(ti) 或高黏度的膠粘劑施高的壓力，而對低黏度的膠粘劑施低的壓力｡

6.膠層厚度

較厚的膠層易產(chan) 生氣泡、缺陷和早期斷裂，因此應使膠層盡可能薄一些，以獲得較高的粘接強度。另外，厚膠層在受熱後的熱膨脹在界麵區所造成的熱應力也較大，更容易引起接頭破壞。

在實際的接頭上作用的應力是複雜的，包括剪切應力､剝離應力和交變應力｡

（1）切應力：由於(yu) 偏心的張力作用，在粘接端頭出現應力集中，除剪切力外，還存在著與(yu) 界麵方向一致的拉伸力和與(yu) 界麵方向垂直的撕裂力。此時，接頭在剪切應力作用下,被粘物的厚度越大，接頭的強度則越大。

（2）剝離應力：被粘物為(wei) 軟質材料時，將發生剝離應力的作用。這時，在界麵上有拉伸應力和剪切應力作用，力集中於(yu) 膠粘劑與(yu) 被粘物的粘接界麵上，因此接頭很容易破壞。由於(yu) 剝離應力的破壞性很大，在設計時盡量避免采用會(hui) 產(chan) 生剝離應力的接頭方式。

（3）交變應力：在接頭上膠粘劑因交變應力而逐漸疲勞，在遠低於(yu) 靜應力值的條件下破壞。強韌的、彈性的膠粘劑（如某些橡膠態膠粘劑）耐疲性能良好。

7.內(nei) 應力

（1）收縮應力：當膠粘劑固化時，因揮發、冷卻和化學反應而體(ti) 積發生收縮，引起收縮應力。當收縮力超過粘附力時，表觀粘接強度就要顯著降。此外，粘接端部或膠粘劑的空隙周圍應力分布不均勻，也產(chan) 生應力集中，增加了裂口出現的可能。有結晶性的膠粘劑在固化時，因結晶而使體(ti) 積收縮較大，也造成接頭的內(nei) 應力。如在其中加入一定量能結晶或改變結晶大小的橡膠態物質，那麽(me) 就可以減少內(nei) 應力。在熱固性樹脂膠中加增韌劑是一個(ge) 最好的說明。例如酚醛-縮醛膠，當縮醛含量低於(yu) 40%時，接頭發生單純界麵破壞；而在40%以上時則為(wei) 內(nei) 聚破壞，粘接強度明顯增強。

（2）熱應力：在高溫下,熔融的樹脂冷卻固化時，會(hui) 產(chan) 生體(ti) 積收縮，在界麵上由於(yu) 粘接的約束而產(chan) 生內(nei) 應力。在分子鏈間有滑移的可能性時，則產(chan) 生的內(nei) 應力消失。

影響熱應力的主要因素有熱膨脹係數、室溫和Tg間的溫差以及彈性差量｡

為(wei) 了緩和因熱膨脹係數差而引起的熱應力，應使膠粘劑的熱膨脹係數接近於(yu) 被粘物的熱膨脹係數，加填料是一種好辦法，可添加該種材料的粉末或其化材料的纖維或粉末。

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