Физические факторы, влияющие на прочность клеевого соединения (для справки можно использовать проблему адгезии краски) 

2.Обработка поверхности

Обработка поверхности перед склеиванием является залогом успешного склеивания. Цель – получить прочное и долговечное соединение. Поскольку склеиваемый материал имеет «слабый пограничный слой», образованный слоем окисления (например, ржавчины), слоем хромирования, слоем фосфатирования, антиадгезивом и т. д., обработка поверхности склеиваемого материала будет влиять на прочность склеивания. Например, поверхность полиэтилена можно окислить горячей хромовой кислотой для улучшения прочности соединения. При нагревании до 70-80°C в течение 1-5 минут будет получена хорошая склеиваемая поверхность. Этот метод подходит для полиэтиленовых пластин, толстостенных трубок и т. д. Обработку полиэтиленовой пленки хромовой кислотой можно производить только при комнатной температуре. Если обработка осуществляется при указанной выше температуре, обработка поверхности пленки должна быть плазменной или микропламенной.

При обработке поверхности натурального каучука, бутадиен-стирольного каучука, нитрильного каучука и хлоропренового каучука концентрированной серной кислотой ожидается незначительное окисление поверхности каучука, поэтому серную кислоту необходимо полностью смыть за короткий промежуток времени. после применения кислоты. Чрезмерное окисление оставляет на поверхности резины более хрупкие структуры, что не способствует склеиванию.

При локальном склеивании поверхности из вулканизированной резины разделительный состав необходимо удалить путем обработки поверхности. Не рекомендуется промывать большим количеством растворителя, чтобы антиадгезив не растекся по обрабатываемой поверхности и не препятствовал склеиванию.

При поверхностной обработке алюминия и алюминиевых сплавов предполагается, что на поверхности алюминия образуются кристаллы оксида алюминия. Однако поверхность естественно окисленного алюминия имеет очень неравномерный и рыхлый слой оксида алюминия, который не способствует склеиванию. Поэтому слой естественного оксида алюминия необходимо удалить. Но чрезмерное окисление может оставить слабый слой в клеевом соединении.

3.Проникновение

В результате воздействия окружающей атмосферы в клеевые соединения часто проникают другие низкомолекулярные вещества. Например, если стык находится во влажной среде или под водой, молекулы воды проникают в клеевой слой; полимерный клеевой слой находится в органическом растворителе, и молекулы растворителя проникают в полимер. Проникновение низкомолекулярных веществ сначала деформирует клеевой слой, а затем попадает на границу раздела между клеевым слоем и клеем. Прочность клеевого слоя снижается, что приводит к повреждению склеивания.

Проникновение начинается не только с края клеевого слоя, но и в случае пористых клеев низкомолекулярные вещества также могут проникать в клей из зазоров, капилляров или трещин клея, а затем проникать в границу раздела, вызывая дефекты или даже повреждения клея. сустав. . Проникновение не только приведет к снижению физических свойств соединения, но и вызовет химические изменения на границе раздела из-за проникновения низкомолекулярных веществ, создающих ржавый участок, не способствующий склеиванию, что приводит к полному разрушению соединения. связь.

4.Миграция

Содержащие пластификаторы адгезивные материалы, такие как ПВХ-материалы, из-за плохой совместимости этих малых молекул с макромолекулами полимера легко мигрируют за пределы полимерной поверхности или границы раздела. Если мигрировавшие небольшие молекулы соберутся на границе раздела, они будут препятствовать склеиванию между клеем и приклеенным материалом, что приведет к нарушению склеивания.

5.Давление

При склеивании к склеиваемой поверхности оказывается давление, благодаря чему клей легче заполняет отверстия на поверхности клея и даже затекает в глубокие отверстия и капилляры, уменьшая дефекты склеивания. Клеи с низкой вязкостью под давлением будут слишком течь, что приведет к нехватке клея. Поэтому при высокой вязкости следует применять давление, что также будет способствовать выходу газа на поверхность клея и уменьшению пор в области склеивания.

Для более толстых или твердых клеев необходимо применять давление во время склеивания. В этом случае часто необходимо соответствующим образом повысить температуру, чтобы уменьшить консистенцию клея или разжижить клей. Например, производство изоляционных ламинатов и формование авиационных винтов выполняются под воздействием тепла и давления.

Чтобы получить более высокую прочность склеивания, следует учитывать разное давление для разных клеев. Обычно высокое давление применяется к твердым клеям или клеям высокой вязкости, тогда как низкое давление применяется к клеям низкой вязкости.

6.Толщина клеевого слоя

Более толстые клеевые слои склонны к образованию пузырей, дефектов и преждевременным разрушениям, поэтому клеевой слой следует делать как можно тоньше, чтобы получить более высокую прочность сцепления. Кроме того, тепловое расширение толстого клеевого слоя после нагрева вызывает большую термическую нагрузку в области сопряжения, что облегчает повреждение соединения.

Напряжения, действующие на реальные соединения, сложны, включая напряжение сдвига, напряжение отслаивания и переменное напряжение.

(1) Напряжение сдвига: из-за эксцентричного растяжения на склеиваемом конце возникает концентрация напряжений. Помимо поперечной силы, существует также растягивающая сила, соответствующая направлению границы раздела, и разрывающая сила, перпендикулярная направлению границы раздела. В это время соединение находится под действием напряжения сдвига, и чем больше толщина клея, тем больше прочность соединения.

(2) Напряжение отслаивания: если клей представляет собой мягкий материал, возникает напряжение отслаивания. В это время на границе раздела возникают растягивающие и сдвиговые напряжения, а сила концентрируется на границе раздела между клеем и клеем, поэтому соединение легко повредить. Поскольку напряжение отслаивания очень разрушительно, старайтесь избегать использования соединений, которые могут вызвать напряжение отслаивания во время проектирования.

(3) Переменное напряжение: Клей на соединении постепенно утомлялся из-за знакопеременного напряжения и разрушался при условиях, намного меньших, чем значение статического напряжения. Прочные, эластичные клеи (например, некоторые каучуковые клеи) обладают хорошей усталостной прочностью.

7.Внутренний стресс

(1) Усадочное напряжение: когда клей затвердевает, его объем сжимается из-за испарения, охлаждения и химических реакций, вызывая усадочное напряжение. Когда сила усадки превышает силу адгезии, кажущаяся прочность сцепления значительно снижается. Кроме того, неравномерное распределение напряжений вокруг склеенных концов или зазоров в клее также приводит к концентрации напряжений, увеличивая вероятность образования трещин. Когда кристаллический клей затвердевает, объем сильно уменьшается из-за кристаллизации, что также вызывает внутренние напряжения в соединении. Если к нему добавить определенное количество эластичного вещества, способного кристаллизоваться или изменить размер кристаллов, внутреннее напряжение можно уменьшить. Лучшим объяснением является добавление упрочнителей в клей из термореактивной смолы. Например, в фенольно-ацеталевом клее, когда содержание ацеталя составляет менее 40%, соединение будет подвержено простому разрушению границы раздела; когда он превышает 40%, это приведет к разрушению сцепления, и прочность сцепления будет значительно увеличена.

(2) Термическое напряжение: при высоких температурах, когда расплавленная смола охлаждается и затвердевает, она сжимается в объеме и создает внутреннее напряжение на границе раздела из-за ограничений сцепления. Когда существует возможность проскальзывания между молекулярными цепями, возникающее внутреннее напряжение исчезает.

Основными факторами, влияющими на термическое напряжение, являются коэффициент теплового расширения, разница температур между комнатной температурой и Tg, а также разница в упругости.

Чтобы уменьшить термическое напряжение, вызванное разницей коэффициентов теплового расширения, коэффициент теплового расширения клея должен быть близок к коэффициенту теплового расширения клея. Добавление наполнителей является хорошим способом добавления порошка этого материала или волокон или порошков других материалов.