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AB胶粘接的强度原理
发布时间 : 2018-11-21 12:07 浏览量 : 139

为了达到较强的AB胶粘接强度,紧密的分子接触是必需的,即是说,所 用的胶粘剂应能扩展到固体的表面,并取代存在于表面的空气或其它附着物。要满足这一要求,必需具备以下条件:

955

 

液体的接触角应为0,或接近于〇;

粘度要低,即不得大于几mPa.s;

能驱除被粘物接头间所夹的空气。

为了能满足AB胶以上3个条件,必须考虑以下四个因素:

浸润平衡;

胶粘剂和被粘物的表面自由能,以及胶粘剂 被粘物界面间的自由能;

浸润过程的动力学测定;

粘接操作 方法 表面张力

文本框:  

图7-1液体在固态表面的平衡

AB胶表面张力是分子间力的直接表现,表面张力产生是由于物体主体 对AB胶表面层吸引的结果,这一吸引力使得表面区域的分子数减少,从而 导致分子间的距离增大。增大分子间的距离则需作功,而要使得体系 回复为正常状态就需要回复功

作用于体系上,因而产生了表面 张力,也有了表面自由能。

AB胶浸润平衡

AB胶理论上的描述

液滴在固体表面上的状况 及浸润可由图7-1表示,图中相 接触处的张力分别以Av,表示,代表液气接触,固/液接触和固/气接触,这些张力在平衡状 态下与平衡状态接触角0的关系可以用Young氏公式表示:

/sv-^sL + yLvcos^        

Av表示固体物质的表面自由能,它是由于由固体对液体的蒸气吸 附而产生的。在数值上,它可能比固体在真空里的表面自由能ys小得 多。这一减少值被定义为平衡扩展压n5,它表示固体表面覆盖一层服 从理想气体定律的蒸气后,其表面自由能的减少为:

115 =   ~ ^sv — RT rd(nP)               

J 0

式中/5为蒸气压,尸。为平衡蒸气压,及为气体常数,r为绝对温度,为被吸附蒸气的表面浓度。以真空下固体的表面自由能表示时,Ymmg 氏公式则改写为:

= ^SL + rLyC〇se + Us       

当沒>0°时,液体不能在固体表面扩展,而当6=〇°,液体对固体 完全浸润,且自发地扩展到表面上。其扩展速率取决于多种因素,例 如液体的粘度和固体表面的粗糙度。由以上的理论分析可知,要能产 生自发浸润,必须满足

ySv>ySL + yLv                  (7-4)

7s>ysi。+yLy + ns                       (7-5)

当然,当0>〇。时,也可以使用压力使得液体在固体表面上 扩展。

 

AB胶 表面及界面自由能

有机物,如某些聚合物的表面自由能小于lXl(T5J/m2,金属、金 属氧化物、陶瓷的表面能大于5Xl(T5J/m2,前者属低能固体表面,后 者属高能固体表面。

(1)低能AB胶表面

临界表面张力Z1Sman等首先按经验关系表征低能聚合物的 表面,他们发现低能固体及许多液体间,接触角的余弦值cW与该浸 润液体的表面张力Av存在一直线关系

 

表7-1室温下几种所得的塑料、橡胶及复合材料的表面自由能

固体表面 临界表面张力 7c/(mN/m) 7s/(mj/m2) 式(7 12)计算值 式(7 14)计算值

/(mj/m2) 熔融聚合

物表面张力

/ (mN/m)

 

聚六氟丙烯 16 217 1 18 0 11 7 0 7 12 4 

聚四氟乙烯 18 5 19 5 18 6 0• 5 19. 1 26 5

聚氣化磷乙烯 25  23. 2 7. 1 30。 3 -

聚氟代乙烯 28 - 31 3 5.4 36。7 -

聚三氟氣乙烯 31 30. 8 31 4 2 1 33 5 31 1

聚乙烯 31 35. 0 31 3 1. 1 32.4  

聚丙烯 31 30 2    

聚苯乙烯 32 8 44. 0 38.4 2. 2 40. 6 40 7

聚氟乙烯 39  40 0 15 41. 5 

尼龙66 42。 5  33. 6 7 8 41。4 

聚对苯二甲酸乙二醇酯 43  41 8 3.3 45. 1 

胺固化环氧树脂   41. 2 5. 0 46。2 

橡胶增韧环氧树脂   37.2 8。3 45.5 

丁腈橡胶   26。5 9.5 36.0 

碳纤维增强塑料(打磨过)   27。4 30。6 58。0 

 

有人发现,对某一聚合物表面来说,不同系列的液体具有不同的 A值,而且接触角的余弦与液体表面张力通常为指数曲线形式而不是 直线。Good-Giritalco的处理可以解释这一现象。

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