1、粘接技术基础知识1.1 粘接的影响因素与破坏机理化学因素1.极性2.分子量3.侧链4.pH值5.交联6.溶剂和增塑剂7.填料8.结晶性9.分解 ：水解、热解物理因素1.表面粗糙度2.表面处理3.渗透4.迁移5.压力6.胶层厚度7.负荷应力8.内应力9.环境：热、水、光、氧气等胶接头的力学行为-内力内应力使胶接强度和耐久性下降。产生的原因：1、收缩应力：胶粘剂固化时，因挥发、冷却和化学反应而体积发生收缩，引起收缩应力。2、热应力：胶粘剂和被粘物的热膨胀系数不同，温度的变化将引起热应力。3、在老化过程中胶层吸水而发生溶胀，在不连续处将产生内应力。降低内应力：（1）共聚或提高聚合物分子量以降低体系中
2、官能团浓度。（2）加入增韧剂，降低固化收缩应力。（3）加入无机填料。（4）胶接热膨胀系数大的材料时选择较低的固化温度。（5）使胶粘剂的热膨胀系数接近于被粘物。（6）选用弹性良好的胶粘剂。胶接头的力学行为-应力集中大多数合成胶粘剂的主要成分是非晶态高聚物。在材料内部存在很多细小的缺陷，形成应力集中。当局部应力超过局部强度时，缺陷就发展成为裂缝真正破裂。因此内应力集中造成的破坏将降低粘接强度。固体材料的强度与分子作用力的大小、材料中的缺陷大小分布情况以及缺陷周围的应力分布有关。（1）减少材料的缺陷即提高分子量，形成结晶。（2）加入增韧剂增加对裂缝扩展的抵抗力。破坏现象胶接件破坏的一般形式有四种（见
3、图）：被粘物破坏，发生于粘接强度大于被粘物强度时；内聚破坏，胶粘剂破坏，强度取决于胶粘剂内聚力；界面破坏（粘附破坏），破坏发生在被粘物与胶粘剂的界面（胶粘界面完整脱离），此时粘接强度决定于粘附力；混合破坏，既有内聚破坏，又有界面破坏。胶粘剂或被粘材料破坏是理想的破坏形式，即100% 的内聚破坏，因为这种破坏在材料粘接时能获得最大强度。粘接破坏发生在接头最薄弱的地方，不一定总是发生在界面上。说明粘接强度不仅与胶粘剂、被粘物之间作用力有关，也与聚合物粘料分子之间的作用力有关。高聚物分子的化学结构，以及聚集态都强烈地影响胶接强度。弱边界层理论弱边界层（WBL）来自胶粘剂、被粘物、环境，或三者之间任意
4、组合。当发生破坏时，尽管多数发生在胶粘剂和被粘物界面，但实际上是弱边界层的破坏。正是这些内聚强度较低的物质存在，致使粘接强度会表现的比预期降低。1）不良浸润，有空气泡或灰尘、油等杂质残留形成弱区；2）溶于液态胶粘剂的不溶杂质，在固体化后形成另一相3 ）内应力在被粘体与胶粘剂整体间产生弱界面层4）聚合物中低分子量有机物WBL除工艺因素外，在聚合物成网或熔体相互作用的成型过程中，胶粘剂与表面吸附等热力学现象中产生界层结构的不均匀性界面层也会有WBL出现。这种WBL的应力松弛和裂纹的发展都会不同，因而极大地影响着材料和制品的整体性能。应用：避免弱边界层粘接胶带隔离层通常是经过化学剪裁的弱边界层粘接技
5、术在粘接技术中如果要获得良好的粘接在粘接技术中如果要获得良好的粘接效果，首先要求如下的三个良好条件：效果，首先要求如下的三个良好条件：粘接接头的设计粘接接头的设计胶粘剂的选用胶粘剂的选用粘接工艺的实施。粘接工艺的实施。1 粘接接头的设计粘接接头的设计接头在实际应用中的受力分析接头在实际应用中的受力分析一个好接头与粘接强度密切相关。首先是受力方向和接头之一个好接头与粘接强度密切相关。首先是受力方向和接头之间的关系，粘接接头在实际的工作状态中其受力主要有下列几间的关系，粘接接头在实际的工作状态中其受力主要有下列几种基本类型：剪切、均匀扯离、不均匀扯离和剥离。种基本类型：剪切、均匀扯离、不均匀扯离和
6、剥离。实验证明一般情况下，胶粘剂承受剪切和均匀扯离的实验证明一般情况下，胶粘剂承受剪切和均匀扯离的作用能力比承受不均匀扯离和剥离作用的能力大得多。作用能力比承受不均匀扯离和剥离作用的能力大得多。(1)剪切剪切 外力平行于粘接面。这种受力形式的接头最常用，外力平行于粘接面。这种受力形式的接头最常用，因为它不但粘接效果好而且简单易行，易于推广应用。因为它不但粘接效果好而且简单易行，易于推广应用。(2)均匀扯离均匀扯离 有时也称为拉伸。作用力垂直作用在粘接平面，有时也称为拉伸。作用力垂直作用在粘接平面，应力均匀分配。高强度结构胶拉伸强度可达到应力均匀分配。高强度结构胶拉伸强度可达到58.8MPa。(
7、3)不均匀扯离不均匀扯离均匀扯离在实际使用中是很难碰到的，一旦均匀扯离在实际使用中是很难碰到的，一旦外力方向偏斜，就产生严重的应力集中，主要集中在边缘的外力方向偏斜，就产生严重的应力集中，主要集中在边缘的区域内，接头容易破坏。这种类型的接头，其承载能力很低，区域内，接头容易破坏。这种类型的接头，其承载能力很低，一般只有理想的均匀扯离强度的一般只有理想的均匀扯离强度的110左右。左右。(4)剥离或撕离剥离或撕离两种薄的软质材料受扯离作用时，称为撕离；两种薄的软质材料受扯离作用时，称为撕离；两种刚性不同的材料受扯离作用时，称为剥离。粘接试件受两种刚性不同的材料受扯离作用时，称为剥离。粘接试件受扯离
8、作用时，应力集中在胶缝的边缘附近，而不分布在整个扯离作用时，应力集中在胶缝的边缘附近，而不分布在整个粘接面上，这种情况称为剥离或撕离。粘接面上，这种情况称为剥离或撕离。例子例子高强度环氧胶实验高强度环氧胶实验铝合金搭接接头，剪切强度很高，但横向负载能力不高。铝合金搭接接头，剪切强度很高，但横向负载能力不高。这样接头就不能用在受横向负载较大的结构构件上。这样接头就不能用在受横向负载较大的结构构件上。粘接玻璃钢、板材，剪切强度比较低，搭接接头是不合适。粘接玻璃钢、板材，剪切强度比较低，搭接接头是不合适。粘接车刀、钻头等受力大的部件，采用简单的平面对接，粘接车刀、钻头等受力大的部件，采用简单的平面对
9、接，即使是高强度结构胶粘剂，剪切强度达即使是高强度结构胶粘剂，剪切强度达49MPa，仍然要失败。，仍然要失败。如改变接头形式，采用套接、嵌接等使应力的很大部分由金如改变接头形式，采用套接、嵌接等使应力的很大部分由金属被粘物本身去承担，就可能成功。如图。属被粘物本身去承担，就可能成功。如图。接头设计的基本原则接头设计的基本原则 （1）胶粘剂的拉伸剪切强度较高，设计接头尽量承受拉伸和剪胶粘剂的拉伸剪切强度较高，设计接头尽量承受拉伸和剪切负载。板材搭接接头承受剪切负载的是比较理想的。切负载。板材搭接接头承受剪切负载的是比较理想的。保证粘接面上应力分布均匀，尽量避免剥离和劈裂负载。保证粘接面上应力分布
10、均匀，尽量避免剥离和劈裂负载。剥离和劈裂破坏通常是从胶层边缘开始，在边缘处采取局部剥离和劈裂破坏通常是从胶层边缘开始，在边缘处采取局部加强或改变胶缝位置的设计都是切实可行的。最理想的办法加强或改变胶缝位置的设计都是切实可行的。最理想的办法是各种局部的加强。如平面粘接的防剥措施如图是各种局部的加强。如平面粘接的防剥措施如图24所示。所示。接头设计的基本原则接头设计的基本原则 （2）在允许的范围内，尽量增加粘接面的宽度在允许的范围内，尽量增加粘接面的宽度(搭接搭接)。增加。增加宽度能不增大应力集中系数的情况下增大粘接面积，提高宽度能不增大应力集中系数的情况下增大粘接面积，提高接头的承载力。接头的承
11、载力。木材或层压制品的粘接要防止层间剥离。木材或层压制品的粘接要防止层间剥离。在承受较大作用力的情况下，如果采用粘掊，可采用复在承受较大作用力的情况下，如果采用粘掊，可采用复式胶粘剂的选择式胶粘剂的选择美观，利于加工美观，利于加工常用的几种接头形式常用的几种接头形式 （1）平板接头的形式几种接头相对强度比较几种接头相对强度比较常用的几种接头形式常用的几种接头形式 （2）角接和角接和T型接头形式型接头形式常用的几种接头形式常用的几种接头形式 （3）管材、棒材接头形式管材、棒材接头形式常用的几种接头形式常用的几种接头形式 （4）复合连接形式复合连接形式胶铆和胶螺胶铆和胶螺两种类型：两种类型：(1)
12、先胶后铆或螺。接头强度较高，但应选柔韧性较好的胶粘先胶后铆或螺。接头强度较高，但应选柔韧性较好的胶粘剂。剂。(2)先钻好孔，粘接后再铆接，最后固化。这时不需另加压，先钻好孔，粘接后再铆接，最后固化。这时不需另加压，位置准确。但胶层的厚薄不易控制。位置准确。但胶层的厚薄不易控制。常用的几种接头形式（常用的几种接头形式（4）复合连接形式复合连接形式胶焊复合连接胶焊复合连接复合连接方式其连接接头强度绝不是复合连接方式其连接接头强度绝不是两个连接强度的简单叠加。如图，点两个连接强度的简单叠加。如图，点焊试样比单纯点焊有更高的疲劳强度。焊试样比单纯点焊有更高的疲劳强度。测试结果：测试结果：点焊点焊44.
13、1MPa粘接粘接63.7MPa粘接点焊粘接点焊73.5MPa两种类型：两种类型：先涂胶后点焊。对胶要求较低（用固化时无须加压的）先涂胶后点焊。对胶要求较低（用固化时无须加压的）先点焊后灌胶。对胶的要求较苛刻（粘度低，又不能太低）先点焊后灌胶。对胶的要求较苛刻（粘度低，又不能太低）胶焊复合连接工艺近几年来发展很迅速，特别在航空工业更为胶焊复合连接工艺近几年来发展很迅速，特别在航空工业更为突出，由于这种工艺对胶粘剂的特殊要求，致使又发展了一类突出，由于这种工艺对胶粘剂的特殊要求，致使又发展了一类新胶种新胶种-点焊胶。点焊胶。2.2 胶粘剂的选择胶粘剂的选择不存在能满足所有材料，所有应用条件的万能胶
14、粘剂。不存在能满足所有材料，所有应用条件的万能胶粘剂。判定哪些性能或条件是最重要的，哪些是不那么重要的。判定哪些性能或条件是最重要的，哪些是不那么重要的。只有了解粘接件所要求的全部信息以及粘接条件，才能决定只有了解粘接件所要求的全部信息以及粘接条件，才能决定选哪种胶粘剂，或是设计和制造一种新胶粘剂，或是不能采选哪种胶粘剂，或是设计和制造一种新胶粘剂，或是不能采用胶粘剂。用胶粘剂。当几种化学成分完全不同的胶粘剂，都可以满足一种粘接接当几种化学成分完全不同的胶粘剂，都可以满足一种粘接接头的物理性质方面的要求时，要注意，额外的增益常常是牺头的物理性质方面的要求时，要注意，额外的增益常常是牺牲了另外性
15、质的结果，或者增加了成本。牲了另外性质的结果，或者增加了成本。不要超规格使用有粘剂，因为片面的追求高指标，将有可能不要超规格使用有粘剂，因为片面的追求高指标，将有可能导致粘合件的可靠性不足。导致粘合件的可靠性不足。实践是检验真理的唯一标准实践是检验真理的唯一标准选择胶粘剂的因素选择胶粘剂的因素（1）被粘物材料的种类、性质、大小和硬度；）被粘物材料的种类、性质、大小和硬度；（2）被粘物的形状结构和工艺条件（致密）被粘物的形状结构和工艺条件（致密/多孔，新多孔，新/旧表旧表面，形状复杂）；面，形状复杂）；（3）胶接件使用环境（承受的负荷和形式，温湿度，酸碱，）胶接件使用环境（承受的负荷和形式，温湿
16、度，酸碱，光照，气体，耐久性）；一般热固性胶黏剂强度较高。光照，气体，耐久性）；一般热固性胶黏剂强度较高。（4）特殊要求如导电、导热、耐高温和耐低温；）特殊要求如导电、导热、耐高温和耐低温；（5）成本（低档）成本（低档/尖端产品，强度件尖端产品，强度件/功能件，机械化）功能件，机械化）被粘物材料的性质特点被粘物材料的性质特点（1） 金属：表面氧化膜处理后，容易胶接；线膨胀系数金属：表面氧化膜处理后，容易胶接；线膨胀系数相差大；胶接部位因水作用易产生电化学腐蚀。相差大；胶接部位因水作用易产生电化学腐蚀。（2） 橡胶、塑料：极性越大，胶接效果越好。表面往往橡胶、塑料：极性越大，胶接效果越好。表面往
17、往有脱模剂或其它游离出的助剂，妨碍胶接效果。有脱模剂或其它游离出的助剂，妨碍胶接效果。（3） 木材：属多孔材料，易吸潮，引起尺寸变化，可能木材：属多孔材料，易吸潮，引起尺寸变化，可能因此产生应力集中。抛光比表面粗糙的木材胶接性能好。因此产生应力集中。抛光比表面粗糙的木材胶接性能好。（4） 玻璃：微观表面是凹凸不平，胶粘剂湿润性要好；玻璃：微观表面是凹凸不平，胶粘剂湿润性要好；si-o-表面层易吸附水；玻璃极性强，极性胶粘剂易与表面表面层易吸附水；玻璃极性强，极性胶粘剂易与表面发生氢键结合，形成牢固粘接。玻璃易脆裂而且又透明。发生氢键结合，形成牢固粘接。玻璃易脆裂而且又透明。胶黏剂的特点胶黏剂的
18、特点1-强度强度胶粘剂胶粘剂Epoxy环氧环氧酚醛树脂酚醛树脂氰基丙烯酸酯氰基丙烯酸酯有机硅树脂有机硅树脂热固热固+热塑（橡热塑（橡胶）胶）抗剪抗剪 抗拉抗拉 剥离剥离 绕曲绕曲 扭曲扭曲 冲去冲去蠕变蠕变 疲劳疲劳000*0#*0*#0*00*00*00000*0*000 良好， # 中等， * 差。(1)增加橡胶型胶粘剂的强度，通常采用的办法是引入极增加橡胶型胶粘剂的强度，通常采用的办法是引入极性基团或者加入极性较大的树脂。性基团或者加入极性较大的树脂。例如，天然橡胶或丁苯橡胶胶粘剂可以通过橡胶的氯例如，天然橡胶或丁苯橡胶胶粘剂可以通过橡胶的氯化，使粘接强度大大提高；在氯丁橡胶胶粘剂中添加
19、化，使粘接强度大大提高；在氯丁橡胶胶粘剂中添加45的叔丁基酚醛树脂后，对棉帆布的粘接强度可提高的叔丁基酚醛树脂后，对棉帆布的粘接强度可提高40270。(2)对酚醛树脂、环氧树脂等脆性胶粘剂来说，增加粘接对酚醛树脂、环氧树脂等脆性胶粘剂来说，增加粘接强度的办法是减小内应力，或者增加韧性。强度的办法是减小内应力，或者增加韧性。例如例如a、 改性环氧树脂柔韧性：环氧改性环氧树脂柔韧性：环氧-聚硫聚硫环氧环氧-聚酰胺聚酰胺环氧环氧-胺固化剂；胺固化剂；b、 改性酚醛柔韧性：酚醛改性酚醛柔韧性：酚醛-聚酰胺聚酰胺酚醛酚醛-聚醋酸乙聚醋酸乙烯酯烯酯酚醛酚醛-环氧；环氧；橡胶改性酚醛因剥离强度高，很有使用价
20、值，但剪橡胶改性酚醛因剥离强度高，很有使用价值，但剪切强度相对低些。切强度相对低些。胶黏剂的特点胶黏剂的特点2-耐热耐热最高耐热最高耐热温度温度800-1000540480400胶粘剂胶粘剂无机无机聚苯并咪唑聚苯并咪唑（短时）（短时）聚酰亚胺聚酰亚胺（短时）（短时）酚醛树脂（短时）酚醛树脂（短时）最高耐最高耐热温度热温度315260200150胶粘剂胶粘剂有机硅有机硅酚醛酚醛-环氧环氧酚醛酚醛-丁晴丁晴环氧环氧-酸酐酸酐环氧环氧-胺胺360聚苯并咪唑聚苯并咪唑聚酰亚胺聚酰亚胺80热熔型热熔型环氧环氧-尼龙尼龙耐高温胶粘剂通常具有刚性的高分子结构，很耐高温胶粘剂通常具有刚性的高分子结构，很高的软
21、化温度和稳定的化学基团。高的软化温度和稳定的化学基团。胶黏剂的特点胶黏剂的特点3-低温低温超低温胶粘剂在液态氢和室温下的强度比较超低温胶粘剂在液态氢和室温下的强度比较胶粘剂类型胶粘剂类型聚氨酯聚氨酯尼龙尼龙环氧胶模环氧胶模拉伸剪切强度（拉伸剪切强度（MpaMpa） T T剥离强度（剥离强度（kN/MkN/M）-253-253C C51.751.724.824.8室温室温10.310.334.534.5-253-253C C12.312.30.700.70室温室温3.53.57.07.018.218.2环氧环氧-尼龙胶粘剂在尼龙胶粘剂在-73C的低温范围强度最高，尼龙柔性；的低温范围强度最高，尼
22、龙柔性；在液氮温度在液氮温度(-196C)时，与聚氨酯相差很小；时，与聚氨酯相差很小；在液态氢温度在液态氢温度(-253C)下，新型聚氨酯胶粘剂强度最高。下，新型聚氨酯胶粘剂强度最高。环氧环氧-酚醛的低温强度和高温性能都相当好。酚醛的低温强度和高温性能都相当好。酚醛酚醛-缩醛胶粘剂低温强度较高，但其强度随温度降低而减小。缩醛胶粘剂低温强度较高，但其强度随温度降低而减小。胶黏剂的特点胶黏剂的特点4-湿气和浸水湿气和浸水湿气通过两种方式影响粘接强度。湿气通过两种方式影响粘接强度。水解丧失强度和硬度，严重时液化，尤其是聚氨酯；水解丧失强度和硬度，严重时液化，尤其是聚氨酯；水还会渗入胶层，取代粘接界面
23、的胶粘剂，普通存在。水还会渗入胶层，取代粘接界面的胶粘剂，普通存在。水解的速率取决于胶粘剂基料的化学结构、催化剂类水解的速率取决于胶粘剂基料的化学结构、催化剂类型、用量、以及胶粘剂的柔性。型、用量、以及胶粘剂的柔性。酯、氨酯、酰胺和脲，能被水解。酯键水解速率最快。酯、氨酯、酰胺和脲，能被水解。酯键水解速率最快。在大多数情况下，以酰胺固化的环氧树脂的水解稳定性比在大多数情况下，以酰胺固化的环氧树脂的水解稳定性比酸酐固化的好。酸酐固化的好。2.3 粘接工艺粘接工艺选定了合适的胶粘剂，制备了可靠的选定了合适的胶粘剂，制备了可靠的粘接接头，还需有合理的粘接工艺，才能粘接接头，还需有合理的粘接工艺，才能
24、实现最后的粘接目的。粘接工艺与粘接质实现最后的粘接目的。粘接工艺与粘接质量关系极大，虽然比较简单，却是粘接成量关系极大，虽然比较简单，却是粘接成败的关键。粘接工艺包括粘接件表面处理、败的关键。粘接工艺包括粘接件表面处理、胶粘剂的调配、涂胶、固化、清理、检查胶粘剂的调配、涂胶、固化、清理、检查等步骤。等步骤。一、被粘接材料的表面处理一、被粘接材料的表面处理作用主要有三个方面：作用主要有三个方面：去污及疏松质层；提高表面能；增加表面积。去污及疏松质层；提高表面能；增加表面积。具体包括：具体包括：表面清洗、机械处理、化学处理、偶联剂处理表面清洗、机械处理、化学处理、偶联剂处理等过程等过程根据要求，采
25、取全过程，也可采取其中一、两根据要求，采取全过程，也可采取其中一、两个。个。表面清洗：除去油垢和灰尘等。金属粘接件常带有油层和污垢。表面清洗：除去油垢和灰尘等。金属粘接件常带有油层和污垢。常用有机溶剂常用有机溶剂(汽油、丙酮等汽油、丙酮等)清洗、或碱洗（金属铝镁）。清洗、或碱洗（金属铝镁）。机械处理：喷砂、钢丝刷、砂纸打磨，对黏度高的胶黏剂有一机械处理：喷砂、钢丝刷、砂纸打磨，对黏度高的胶黏剂有一定程度不适合。定程度不适合。化学处理：强度要求高的情况，或者难粘的材料。化学处理：强度要求高的情况，或者难粘的材料。1）金属表面常用化学法（酸蚀去锈、铬酸氧化等）处理；重要）金属表面常用化学法（酸蚀去
26、锈、铬酸氧化等）处理；重要的铝质结构件的被粘表面，需用阳极氧化法处理；的铝质结构件的被粘表面，需用阳极氧化法处理；2）氟塑料等难粘材料表面，可采用化学溶液侵蚀法、辐射接枝、）氟塑料等难粘材料表面，可采用化学溶液侵蚀法、辐射接枝、等离子法处理、火焰处理等。等离子法处理、火焰处理等。二、胶粘剂的涂布二、胶粘剂的涂布刷胶：方便，不精确，不能流水作业，刷胶：方便，不精确，不能流水作业，最常用最常用滚胶：生产效率高滚胶：生产效率高喷胶：均匀，薄层；黏度要低，有溶剂。喷胶：均匀，薄层；黏度要低，有溶剂。采用静电场喷涂可节省胶粘剂和改善劳动条件。采用静电场喷涂可节省胶粘剂和改善劳动条件。漏胶；漏胶；浸胶；浸
27、胶；刮胶；刮胶；注胶注胶胶膜一般用手工敷贴，采用热压粘贴可以提高贴膜质量。胶膜一般用手工敷贴，采用热压粘贴可以提高贴膜质量。胶粉可撒在加热的被胶接表面上胶粉可撒在加热的被胶接表面上注意注意控制：涂胶量和涂覆遍数，胶层厚度，均匀，适时粘接。控制：涂胶量和涂覆遍数，胶层厚度，均匀，适时粘接。三、胶粘剂的固化三、胶粘剂的固化-压力压力压力：使胶粘剂更容易充满被粘体表面上的坑洞，甚至流压力：使胶粘剂更容易充满被粘体表面上的坑洞，甚至流入深孔和毛细管，减少粘接缺陷。也促使被粘体表面上的入深孔和毛细管，减少粘接缺陷。也促使被粘体表面上的气体逸出，减少粘接区的气孔。气体逸出，减少粘接区的气孔。对粘度较小的胶
28、粘剂，加压时会过度地流淌，应待粘度对粘度较小的胶粘剂，加压时会过度地流淌，应待粘度较大时再施加压力。较大时再施加压力。对较稠的或固体的胶粘剂，必需施加压力。常需适当升对较稠的或固体的胶粘剂，必需施加压力。常需适当升温，以降低胶粘剂的稠度或使之液化。例如，绝缘层压板温，以降低胶粘剂的稠度或使之液化。例如，绝缘层压板的制造、飞机旋翼的成型都是在加热加压下进行。的制造、飞机旋翼的成型都是在加热加压下进行。三、胶粘剂的固化三、胶粘剂的固化-温度温度固化方法分两种：固化方法分两种：室温固化法是将胶粘剂涂布于被粘表面，待胶粘剂润湿被粘室温固化法是将胶粘剂涂布于被粘表面，待胶粘剂润湿被粘物表面并且溶剂基本挥
29、发后，压合两个涂胶面即可。物表面并且溶剂基本挥发后，压合两个涂胶面即可。加热固化法是将热固性树脂胶粘剂（酚醛树脂、环氧树脂、加热固化法是将热固性树脂胶粘剂（酚醛树脂、环氧树脂、酚醛酚醛-丁腈、环氧丁腈、环氧-尼龙等胶粘剂）涂布于被粘表面上，待溶剂尼龙等胶粘剂）涂布于被粘表面上，待溶剂挥发后叠合涂胶面，然后加热加压使胶粘剂交联固化以达到粘挥发后叠合涂胶面，然后加热加压使胶粘剂交联固化以达到粘接目的。接目的。加热固化时，必须严格控制胶缝的实际温度，保证满足胶加热固化时，必须严格控制胶缝的实际温度，保证满足胶粘剂固化温度要求。工业上常用的固化设备有三种：粘剂固化温度要求。工业上常用的固化设备有三种：
30、热压机，由加热平板传递压力和热量，用于平面零件；热压机，由加热平板传递压力和热量，用于平面零件；热压罐，由空气传递热量和压力，适用于大型复杂制品；热压罐，由空气传递热量和压力，适用于大型复杂制品；固化专用夹具，适用于特定部件的粘接固化。固化专用夹具，适用于特定部件的粘接固化。三、胶粘剂的固化-时间时间固化时间温度对环氧胶强度的影响固化条件固化条件三乙烯四胺三乙烯四胺二甲胺基代丙胺二甲胺基代丙胺固化温度固化温度oC固化时间固化时间强度强度Mpa258.211.99522.414524.2404.95.9955H22.814530分分28.63天天15天天30分分30分分16H16H五、黏接钢材的
31、工艺方法五、黏接钢材的工艺方法引言:仅凭有好的胶黏剂，未必能获得高的粘接强度，这是因为粘接的质量，在很大程度上取决于粘接的工艺方法。选择了恰当的胶黏剂和制备了合适的胶接接头之后，还得采用合理的粘接工艺，才能获得牢固的粘接。钢材黏接的一般工艺程序与内容钢材黏接的一般工艺程序与内容确定接头选择胶黏剂表面处理(配胶)涂胶晾置叠合清理(初固化)固化(后固化)(检查)整修【注:括号表示可以取舍】(一一)确定接头确定接头粘接接头就是通过胶黏剂把粘物连接成为一个整体的过渡受力或不受力的粘接部位。粘接接头无论多么复杂，都可由 4种基本形式或单独采用，或多种组合而成，这 4种基本形式即对节、平接、角接和T接，如
32、图1.1所示。(二二)配胶配胶自行配制胶黏剂必须考虑各组分的相容性、配伍性、粘合性、工艺性等。如果相容性不好，将导致混不均匀，出现分离、沉淀、离析、絮凝等现象，以致不能使用。工艺性也很重要，随着季节的变化，胶黏剂的黏度、挥发速度、固化时间、流动性、适用期都有很大差异。因此，溶剂的用量和种类、固化剂用量、黏料品种等都要做相应的调整。各组分必须按配方准确称量，各组分的加入应当有一定的顺序，一般是黏料 填料稀释剂偶联剂填料固化剂促进剂。小量的配制，容器可用玻璃烧杯、聚乙烯塑料杯，也可在金属板、玻璃板、塑料板、牛皮纸上调配。如果胶量较大，可在专门的搅拌混合器中进行。配胶所用的容器和工具必须干燥洁净。(
33、三三)涂胶涂胶所谓涂胶就是以适当的方法和工具将胶黏剂涂布在钢材表面。涂胶操作正确与否，对粘接质量有很大影响。钢材表面容易吸附空气和水分，为了防止包裹空气而形成气泡或气孔，涂刷时应朝一个方向移动，涂胶速度不能太快，以利空气的排除。一般两个被黏物表面都要涂胶。1.涂胶遍数涂胶遍数涂胶的遍数因胶黏剂和被粘钢材的性质不同而异。像无溶剂环氧胶和致密被黏物，一般涂上 1遍胶即可，而多数的溶剂型胶黏剂和多孔性被黏物，需要涂胶 2-3遍。2.涂胶量涂胶量涂胶量大小也与胶黏剂的品种和被黏钢材的种类有关，对于多孔被粘物涂胶量就要大些。一般认为胶层厚度控制在0.08-0.15mm为宜。3.涂胶方法涂胶方法涂胶的方法
34、因胶黏剂的形态不同而异，对于液态、糊状或膏状胶黏剂可刷涂、喷涂、浸涂、滚涂、刮涂等。对于胶膜可在溶剂还未完全挥发之前贴上按压或辊压。对于热熔胶可将胶粉直接撒在预热的被粘表面上，或用专门的热熔胶枪涂布。4.晾置晾置晾置，就是被粘钢材表面涂胶后至叠合前于空气中暴露的过程。对于无溶剂的环氧胶黏剂，一般无需晾置，涂胶后可立即叠合。如果晾置，也只能是 3-5min，时间长了反而会使粘接强度降低。对于含挥发性溶剂(丙酮、乙醇、醋酸乙酯、三氯甲烷、苯、甲苯等)的胶黏剂涂胶后必须晾置，切勿立即叠合，必须使溶剂挥发干净，以免胶层产生气泡。5.清理与防粘连清理与防粘连在粘接过程中，难免会在非粘接表面弄上胶液，或者
35、因涂胶量大而使叠合时挤出过多的胶，这些余胶固化后，一影响外观，二影响尺寸，整修困难，应当在胶液固化之前清理干净，减少事后的麻烦。常用脱脂棉或纱布蘸溶剂擦除余胶。在清理过程中，如果发现裂缝、缺胶、气泡、配合不好等现象，应及时排除，裂缝、缺胶可再补胶填满，气泡可用钢针刺穿孔预热排除，尽量于固化之前消除隐患。6.固化固化固化是获得良好黏接性能的关键过程，只有完全固化强度才会最大。1、固化方式:固化过程可以采用室温固化、加热固化、辐射固化、微波固化、高频固化等。2、固化条件:固化条件包括温度、时间、压力，也称为固化过程三要素。胶黏剂在固化过程中施加一定的压力是很有益的，不仅能够提高胶黏剂的流动性、易湿
36、润、渗透和扩散，而且可以保证胶层与被胶物紧密接触，防止气孔、空洞和分离，还会使胶层厚度更为均匀。施加压力的大小随胶黏剂种类和性质不同而异，一些相对分子质量低、流动性好，固化不产生低分子物的胶黏剂，如环氧树脂胶、快固丙烯酸酯胶、不饱和聚酯树脂胶、聚氨酯胶等，只要接触压力就足够了。所谓接触压力：所谓接触压力：就是由被粘物自身质量所产生的压力，不需要另外再施加压力。固化时间固化时间指在一定的温度、压力条件下，装配件中胶黏剂固化所需的时间。有的室温下可瞬间固化，如 -氰基丙烯酸酯胶、热熔胶;有的则需几小时，如室温快固环氧胶 ;有的要长达几天如室温固化环氧 -聚酰胺胶。无论是室温固化还是加热固化，都必须
37、保持足够的固化时间，才能固化完全，获得最大的粘接强度。固化是获得良好粘接性能的最后过程，在粘接工固化是获得良好粘接性能的最后过程，在粘接工艺中极为重要，应千方百计地促进固化过程的完艺中极为重要，应千方百计地促进固化过程的完善进行。控制好温度是固化过程的关键因素，一善进行。控制好温度是固化过程的关键因素，一般室温固化的性能总不如高温固化的性能，固化般室温固化的性能总不如高温固化的性能，固化温度对固化程度有决定性影响。温度对固化程度有决定性影响。7.检查检查对于固化后的粘接件，应进行一次全面性的检查，首次是看胶黏剂是否已完全固化 ;其次是轻敲能否脱开，并观察有无裂缝、裂纹、气孔、缺胶等 ;再就是注
38、意位置有无错动，还可进行密封性检查。对于大面积和大型制件的粘接，应用 X射线或超音波、激光等进行无损伤检查。对于大量粘接件，应抽取少量进行破坏性试验，测定强度数据，以检查粘接的牢固程度。8.整修整修经初步检查合格的粘接件，为了装配容易和外观整洁、漂亮，需进行适当的整修加工，刮掉多余的胶，将粘接表面磨削得光滑平整。也可用车、刨、锉、磨等机械加工，在加工过程中要尽量避免胶层受到冲击力和剥离力，以避免粘接受损。五五.黏接钢材的工艺方法黏接钢材的工艺方法综上所诉，要牢固的粘接钢材，胶黏剂是基本因素，接头是重要因素，工艺是关键因素，三者缺一不可，必须兼顾配合，不可偏废。四、粘接质量控制四、粘接质量控制粘
39、接部位在使用中所发生的破坏现象是对粘接质粘接部位在使用中所发生的破坏现象是对粘接质量的最终检验。粘接件破坏有四种一般的形式，应量的最终检验。粘接件破坏有四种一般的形式，应选择合理的粘接工艺，尽量实现内聚破坏或被粘物选择合理的粘接工艺，尽量实现内聚破坏或被粘物破坏破坏五、工艺控制五、工艺控制粘接工艺质量很难从外观判断，关键在于加强全面工艺过粘接工艺质量很难从外观判断，关键在于加强全面工艺过程管理，控制影响粘接质量的一切因素，其中包括：程管理，控制影响粘接质量的一切因素，其中包括：粘接环境条件控制（温度、湿度、含尘量等）；粘接环境条件控制（温度、湿度、含尘量等）；胶粘剂质量控制（复验、存放及使用管
40、理等）；胶粘剂质量控制（复验、存放及使用管理等）；测量仪器及设备控制（压力仪表，固化设备等）；测量仪器及设备控制（压力仪表，固化设备等）；粘接工序控制。粘接工序控制。六、粘接质量检验六、粘接质量检验包括目测、破坏性试验（主要是力学性能测试）和无损检验。包括目测、破坏性试验（主要是力学性能测试）和无损检验。力学性能测试，是对粘接件重要的检验。对工艺控制试样和制力学性能测试，是对粘接件重要的检验。对工艺控制试样和制品抽样，需通过破坏性检测，来考核粘接质量。包括：品抽样，需通过破坏性检测，来考核粘接质量。包括：粘接基本性能粘接基本性能(拉伸、剪切、剥离、冲击及疲劳强度等拉伸、剪切、剥离、冲击及疲劳强
41、度等)使用性能（耐介质、高低温交变、加速老化及耐候性能等）使用性能（耐介质、高低温交变、加速老化及耐候性能等）作承力结构的粘接件还需进行多种静、动力承载试验作承力结构的粘接件还需进行多种静、动力承载试验（张力场、轴压稳定、结构振动及疲劳寿命等）。（张力场、轴压稳定、结构振动及疲劳寿命等）。无损检验，即用仪器探测粘接接头质量缺陷的方法。无损检验无损检验，即用仪器探测粘接接头质量缺陷的方法。无损检验方法很多，有利用声阻仪、谐振仪和涡流声仪的声振检验法，全方法很多，有利用声阻仪、谐振仪和涡流声仪的声振检验法，全息照相法，息照相法，X射线照相法，超声检验法，热学检验法等。射线照相法，超声检验法，热学检
42、验法等。第第4章章 胶粘剂性能测试胶粘剂性能测试4.1胶粘剂主要性能指标胶粘剂主要性能指标1、贮存期、贮存期(storage life；shelf life)2、适用期、适用期(pot life；working life) 同义词：使用期。同义词：使用期。3、固体含量、固体含量(solids content) 同义词：不挥发物含量。同义词：不挥发物含量。4、耐化学性、耐化学性(chemical resistance)，胶接试样经酸、碱、盐类，胶接试样经酸、碱、盐类等化学品作用后仍能保持其胶接性能的能力。等化学品作用后仍能保持其胶接性能的能力。5、耐溶剂性、耐溶剂性(solvent resist
43、ance)，经溶剂作用后，经溶剂作用后6、耐水性、耐水性(water resistance)，经水分或湿气作用后，经水分或湿气作用后7、耐烧蚀性、耐烧蚀性(ablation resistance)，抵抗高温火焰及高速气流，抵抗高温火焰及高速气流冲刷的能力。冲刷的能力。8、耐久性、耐久性(permanence；durability) ，长期保持其性能的能力，长期保持其性能的能力9、耐候性、耐候性(weather resistance)，抵抗日光、冷热、风雨盐雾，抵抗日光、冷热、风雨盐雾等气候条件的能力。等气候条件的能力。10、胶接强度、胶接强度(bonding strength)，使胶接中的胶粘
44、剂与被粘，使胶接中的胶粘剂与被粘物界面或其邻近处发生破坏所需的应力。物界面或其邻近处发生破坏所需的应力。11、湿强度、湿强度(wet strength)，试样浸泡后测得的胶接强度。，试样浸泡后测得的胶接强度。12、干强度、干强度(dry strength)，试样干燥后测得的胶接强度。，试样干燥后测得的胶接强度。13、剪切强度、剪切强度(shear strength)，在平行于胶层的载荷作用下，在平行于胶层的载荷作用下，胶接试样破坏时，单位胶接面所承受的剪切力胶接试样破坏时，单位胶接面所承受的剪切力mpa14、拉伸剪切强度，平行于胶接界面层的轴向的拉伸载荷、拉伸剪切强度，平行于胶接界面层的轴向的
45、拉伸载荷mpa 。15、拉伸强度、拉伸强度(tensile strength)，垂直于胶层的载荷作用，垂直于胶层的载荷作用mpa16、剥离强度、剥离强度(peel strength)，在规定的剥离条件下，使胶接，在规定的剥离条件下，使胶接试样分离时单位宽度所能随的载荷。试样分离时单位宽度所能随的载荷。kn/m17、冲击强度、冲击强度(impact strength)，胶接试样随冲击负荷而破坏，胶接试样随冲击负荷而破坏时，单位胶接面所消耗的最大功。时，单位胶接面所消耗的最大功。j18、弯曲强度、弯曲强度(bending strength)，胶接试样在弯曲负荷作用，胶接试样在弯曲负荷作用下破坏或达
46、到规定挠度时，单位胶接面所承受的最大载荷下破坏或达到规定挠度时，单位胶接面所承受的最大载荷mpa胶粘剂的物化性能测试胶粘剂的物化性能测试1、外观：测定胶液的均匀性、状态、颜色和是否有、外观：测定胶液的均匀性、状态、颜色和是否有杂质。杂质。2、密度：用密度瓶测定液态胶粘剂的密度。、密度：用密度瓶测定液态胶粘剂的密度。3、粘度：用涂、粘度：用涂-4粘度计（秒）和旋转粘度计（粘度计（秒）和旋转粘度计（Pa.S）进行测试。进行测试。4、固化速度：研究胶粘剂固化条件的重要数据。、固化速度：研究胶粘剂固化条件的重要数据。4.2 剪切和抗拉强度剪切和抗拉强度1、剪切强度：胶接头在单位面积上能承受平行于胶接面
47、的最、剪切强度：胶接头在单位面积上能承受平行于胶接面的最大负荷。分为拉伸剪切、压缩剪切、扭转剪切和弯曲剪切。大负荷。分为拉伸剪切、压缩剪切、扭转剪切和弯曲剪切。2、剪切强度的测试方法：、剪切强度的测试方法：A、单搭接拉伸剪切强度测试，铝片单面搭接方法最常用，、单搭接拉伸剪切强度测试，铝片单面搭接方法最常用，测定时应不少于测定时应不少于5对，取其算术平均值并观察破坏特征。对，取其算术平均值并观察破坏特征。B、压缩剪切强度测试，用于厚的非金属板材的胶接。、压缩剪切强度测试，用于厚的非金属板材的胶接。3、胶接头抗剪强度的因素（应力集中）、胶接头抗剪强度的因素（应力集中）A、被粘物和胶粘剂的影响：被粘
48、物的模量和厚度越大，、被粘物和胶粘剂的影响：被粘物的模量和厚度越大，则应力集中系数越小，胶接头的抗剪强度越大。胶粘剂模量高，则应力集中系数越小，胶接头的抗剪强度越大。胶粘剂模量高，应力集中严重，胶接头的抗剪强度就越小。应力集中严重，胶接头的抗剪强度就越小。B、胶粘剂层厚度的影响：胶层越厚应力集中系数越小，、胶粘剂层厚度的影响：胶层越厚应力集中系数越小，然而内部缺陷呈指数关系增加，由温度变化引起收缩应力和热然而内部缺陷呈指数关系增加，由温度变化引起收缩应力和热应力，使抗剪强度下降。应力，使抗剪强度下降。 胶层太簿就容易造成缺胶，均匀的簿胶层太簿就容易造成缺胶，均匀的簿胶层厚度最好控制在胶层厚度最
49、好控制在0.03-0.15mm之内。之内。C、搭接长度的影响：应力集中系数随着搭接长度的增加、搭接长度的影响：应力集中系数随着搭接长度的增加而增加，接头的抗剪强度下降。而增加，接头的抗剪强度下降。4.2 剪切和抗拉强度剪切和抗拉强度抗拉强度是指胶接头在单位面积上所能承受垂直于胶接面抗拉强度是指胶接头在单位面积上所能承受垂直于胶接面的最大负荷。的最大负荷。影响抗拉强度的因素：接头的应力集中在胶接边缘上，当影响抗拉强度的因素：接头的应力集中在胶接边缘上，当边缘应力集中达到一个临界值以上，边缘区胶层发生开裂，边缘应力集中达到一个临界值以上，边缘区胶层发生开裂，裂缝瞬间扩展到整个胶接面。裂缝瞬间扩展到
50、整个胶接面。4.3 剥离强度剥离强度1、剥离强度：当应力集中在试片胶缝边缘时的拉伸强度。、剥离强度：当应力集中在试片胶缝边缘时的拉伸强度。刚性材料（如金属）与柔性材料如橡胶、织物胶接时，刚性材料（如金属）与柔性材料如橡胶、织物胶接时，需测定剥离强度。需测定剥离强度。2、剥离强度的测试方法：、剥离强度的测试方法：“T” 型、型、90度、度、180度剥离。度剥离。3、影响剥离强度的因素：胶接头、影响剥离强度的因素：胶接头“线受力线受力”的应力分布的应力分布剥离强度随剥离角度的增加而迅速下降，当剥离角接剥离强度随剥离角度的增加而迅速下降，当剥离角接近近90度后剥离强度就趋于一个定值。度后剥离强度就趋
