膠粘劑粘接質(zhì)量的控制課件

1、第七節(jié) 膠粘劑粘接質(zhì)量的控制 高質(zhì)量的粘接使被粘接結(jié)構(gòu)牢固耐久，要兼顧初始強(qiáng)度和耐久性這兩方面，不可只追求最初的高強(qiáng)度而忽視耐久性。粘接質(zhì)量受多種因素影響，了解這些因素的影響程度，采取必要的措施，消除能預(yù)料的隱患，為確保粘接技術(shù)高質(zhì)量的合理應(yīng)用，提供可靠保證。 影響粘接質(zhì)量的主要因素為以下幾方面：膠粘劑的選擇、接頭設(shè)計(jì)、粘接工藝、質(zhì)量管理等四大因素。它們之間相互聯(lián)系、又互相制約，無論疏忽哪一環(huán)節(jié)都會(huì)帶來隱患、出現(xiàn)弊端，使質(zhì)量達(dá)不到要求。因此要慎重對(duì)待、多方關(guān)照、認(rèn)真處理，以保證粘接高質(zhì)量。 一、膠粘劑的影響 1.主粘料結(jié)構(gòu)的影響 1)主粘料中含有極性基團(tuán)如：一CONH一、環(huán)氧基、一OH、一Cl

2、、一NHCOO一、一COOC一等，由它們配制的膠粘劑，內(nèi)聚強(qiáng)度高，對(duì)提高粘接強(qiáng)度是非常有利的。只是含有酯鍵(一COOC一)、酰胺鍵(一CONH)、氨酯鍵(-NHCOO-)的膠粘劑耐水性能較差，注意不能長期在潮濕環(huán)境下使用。 2)含有苯環(huán)和支鏈的粘料，因柔順性差、空間位阻大，影響分子的擴(kuò)散，因而可導(dǎo)致粘合力降低。 3)結(jié)晶度大的粘料內(nèi)聚力也大，但粘合力較差。2.粘料相對(duì)分子質(zhì)量的影響 一般情況下，粘料的相對(duì)分子質(zhì)量低、粘度小、流動(dòng)性大、易于濕潤，則粘合力大，但是因?yàn)閮?nèi)聚力小，粘接強(qiáng)度低。相對(duì)分子質(zhì)量很大的，內(nèi)聚力更大，但粘合力更差，粘接強(qiáng)度也不高。因此，只有中等相對(duì)分子質(zhì)量的粘料所配制的膠粘劑才

3、是最合適的。將不同相對(duì)分子質(zhì)量的同類樹脂混合使用，可得到中等相對(duì)分子質(zhì)量的粘料。如將E一51環(huán)氧樹脂與E一44環(huán)氧樹脂按2：8或6：4或5：5比例混合使用，則因互相取長補(bǔ)短而能獲得較高的粘接強(qiáng)度。 3.增塑劑的影響 加入增塑劑可以提高粘料分子的擴(kuò)散能力，增加粘合力，因此對(duì)粘接有利。但是增塑劑用量過大，則降低內(nèi)聚強(qiáng)度，同時(shí)因低分子物過多，也降低粘合力，而導(dǎo)致粘接強(qiáng)度下降。所以增塑劑加入量要適當(dāng)為宜。對(duì)于非活性增塑劑，要注意與主樹脂相容性要好，不然離析后會(huì)逐漸擴(kuò)散到粘接界面，引起脫膠。4.填料的影響 在膠粘劑中加入適量的填料，可以改進(jìn)粘接性能。如降低收縮率、減小熱膨脹系數(shù)、提高耐熱性能等。在一定用

4、量范圍內(nèi)剪切強(qiáng)度隨填料的增加而提高，但剝離強(qiáng)度是下降。如果加入活性填料(如經(jīng)偶聯(lián)劑處理的硅微粉)粘接效果會(huì)更明顯。5.溶劑的影響 溶劑型膠粘劑，在選擇溶劑時(shí)它必須與主粘料有很好的溶解性，否則離析、分層、結(jié)塊、甚至凝膠卻不能很好的濕潤被粘物表面，而嚴(yán)重影響粘接效果。對(duì)于混合溶劑，一定要配合好各組分的溶解能力，應(yīng)使良溶劑的揮發(fā)速度低于不良溶劑的揮發(fā)速度，否則良溶劑首先揮發(fā)而發(fā)生相分離，會(huì)出現(xiàn)膠漿凝固，對(duì)被粘接表面不濕潤，自身聚集，形成不了粘合力，無法粘接。6.配膠的影響 對(duì)含有相容性不好的樹脂或質(zhì)重的填料，儲(chǔ)存時(shí)易分層或沉降，在使用前需要混合攪拌均勻，否則會(huì)影響粘接質(zhì)量。雙組分或多組分的膠粘劑在配

5、制時(shí)，各組分一定要按比例準(zhǔn)確稱量，混合均勻，否則固化劑少了，會(huì)固化不完全；固化劑多了，反應(yīng)劇烈膠粘劑變脆韌性差。這些都能使膠粘劑的強(qiáng)度大為降低。二、粘接工藝的影響 1. 脫脂的影晌 應(yīng)注意不同被粘表面脫脂所要選用的溶劑是不同的。要選用合適的溶劑，并且用量要控制適量，另外溶劑本身應(yīng)是清潔、無污染、無雜質(zhì)，必要時(shí)可選用試劑級(jí)的。因?yàn)楹枚喙I(yè)級(jí)溶劑中含有水份或油脂，用它們清洗是不利于保證粘接質(zhì)量的，如乙醇、汽油等。 2.表面粗糙程度的影響 被粘物表面一般適當(dāng)粗化能夠增大粘接面積，可以提高粘接強(qiáng)度。因此在粘接之前表面要進(jìn)行打磨或噴砂。但要說明的是表面不是越粗糙越好，要有個(gè)適度。如果表面凸凹過甚，造成界

6、面接觸不良，膠粘劑不易濕潤、滲透，造成缺膠，包裹空氣形成缺陷使粘接強(qiáng)度下降，尤其是流動(dòng)性差的膠粘劑更嚴(yán)重，還有粗糙度還和膠粘劑的流動(dòng)性有關(guān)。流動(dòng)性好的膠粘劑，表面可以稍粗糙些。3.被粘物表面的溫度 適當(dāng)?shù)奶岣弑徽澄锉砻娴臏囟?，?duì)提高涂膠后的流動(dòng)性、濕潤性和滲透性都是有益的。如用環(huán)氧樹脂膠粘劑、酚醛樹脂膠粘劑粘接時(shí)，被粘物表面可預(yù)熱到3040，特別是在低溫的室外這種預(yù)熱尤為必要。但是對(duì)于含有揮發(fā)性溶劑的膠粘劑，被粘物表面溫度不宜超過25，因?yàn)闇囟雀吡耍磕z后溶劑急速揮發(fā)，防礙了對(duì)被粘表面的濕潤，而破壞了粘接的基本條件，造成粘接困難。4.膠層厚度的影響 膠層厚度對(duì)粘接質(zhì)量有明顯的影響。并不是膠層越

7、厚，粘接強(qiáng)度越高，而大多數(shù)膠粘劑的粘接強(qiáng)度是隨著厚度的增加反而降低。因?yàn)槟z層薄，變形所需的應(yīng)力大，不易產(chǎn)生流動(dòng)和蠕變，界面上內(nèi)應(yīng)力也小，產(chǎn)生氣孔和缺陷的幾率較小。當(dāng)然膠層過薄，容易缺膠，使膠層不連續(xù)，也使強(qiáng)度和剛度降低。因此在保證不缺膠的前提下，膠層厚度盡量薄些為好，這樣可以得到最大的粘接強(qiáng)度和剛度。5.固化溫度的影響 固化溫度對(duì)粘接強(qiáng)度影響很大，一些膠種的粘接強(qiáng)度隨著固化溫度的提高而增高。例如用JW一1膠粘接鋁合金，室溫固化24h的剪切強(qiáng)度為16.4MPa；在60固化2h為20.3MPa；80固化2h為21.2MPa。固化溫度提高，不僅粘接強(qiáng)度增大，而且固化時(shí)間縮短了。固化溫度高有益于提高粘

8、接強(qiáng)度，但也要防止溫度過高，以免出現(xiàn)過固化，膠層變脆，使強(qiáng)度大幅度降低。加熱時(shí)升溫速度也影響粘接強(qiáng)度，需要控制不能過快。6.固化壓力的影響 固化時(shí)增加一定的壓力，能保證膠粘劑與被粘表面緊密接觸，有利于膠粘劑擴(kuò)散、滲透、排除氣體，使膠層均勻致密。因此在一定范圍內(nèi)粘接強(qiáng)度隨壓力提高而增大，例如J一08膠粘接不銹鋼，160固化3h，當(dāng)壓力為0.1MPa時(shí)剪切強(qiáng)度是12.3MPa；壓力為0.19MPa時(shí)剪切強(qiáng)度是16.7MPa；壓力為0.29MPa時(shí)剪切強(qiáng)度是17.9MPa；但當(dāng)壓力升為0.49MPa時(shí)剪切強(qiáng)度是降回到16.9MPa，可見當(dāng)壓力增大到一定值之后剪切強(qiáng)度開始降低，這是因?yàn)閴毫^大，膠液被

9、擠出過多造成缺膠所致。7.固化時(shí)間的影響 任何固化過程都需要一定的時(shí)間，如果固化時(shí)間不夠，固化不完全，粘接強(qiáng)度必然低。一般在一定時(shí)間內(nèi)，膠粘劑隨固化時(shí)間的延長粘接強(qiáng)度提高，但固化過程有一極限值，超過則粘接強(qiáng)度下降。8.后固化的影響 后固化對(duì)于提高粘接質(zhì)量有很重要的作用：可以減小內(nèi)應(yīng)力，增大粘接強(qiáng)度和耐久性。進(jìn)行后固化雖然有些麻煩，但還是很有益處的。三、接頭設(shè)計(jì)的影響 接頭設(shè)計(jì)是否合理，直接影響著粘接質(zhì)量。所采用的接頭，應(yīng)盡量避免剝離、彎曲、沖擊，不要使應(yīng)力集中于被粘接表面的末端或邊緣。因?yàn)檎辰咏宇^應(yīng)力分布不均勻程度越大，所能承受的載荷就越小，粘接強(qiáng)度也就越低。不要采用簡單的對(duì)接，一定要(實(shí)屬必

10、須)設(shè)法加固與補(bǔ)強(qiáng)。常用的接頭形式為搭接、斜接、機(jī)械與粘接混合連接，這些方法有利于提高粘接。 四、質(zhì)量管理的影響 要保證粘接質(zhì)量，必須進(jìn)行科學(xué)管理。粘接質(zhì)量的管理包括膠粘劑、操作人員、工作環(huán)境、工藝條件等方面。41膠粘劑膠粘劑儲(chǔ)存要有一定的溫度要求，如乳液膠在冷庫中儲(chǔ)存會(huì)被凍結(jié)破壞組成，如果處理不當(dāng)用于粘接，則難以保證質(zhì)量。發(fā)現(xiàn)膠粘劑有異?，F(xiàn)象，如粘度、顏色等發(fā)生變化，一定要通過質(zhì)量分析確定能否再用。配膠時(shí)要考慮計(jì)算用量，以免造成浪費(fèi)。超過適用期的膠粘劑最好不用，避免帶來粘接隱患。42操作人員操作人員一定要經(jīng)過培訓(xùn)對(duì)粘接技術(shù)必須有一定的常識(shí)。操作人員一定要有科學(xué)的態(tài)度，按照工藝要求執(zhí)行，要具有

11、嚴(yán)格認(rèn)真、一絲不茍的素質(zhì)。51膠粘劑的控制 膠粘劑購進(jìn)后應(yīng)對(duì)包裝進(jìn)行檢查，并對(duì)主要的理化性能進(jìn)行復(fù)查，確認(rèn)合格后才能使用。儲(chǔ)存時(shí)應(yīng)以原包裝密封儲(chǔ)存，防止受潮，另外溫度、濕度、光線照射、擱置狀態(tài)、時(shí)間等要符合要求。從低溫或冷藏室中取出的膠粘劑應(yīng)在與環(huán)境溫度平衡后再開封使用，避免吸潮。超過儲(chǔ)存期的膠粘劑一般不能使用。五、質(zhì)量控制的內(nèi)容 52粘接工藝的控制 所有被粘零件(機(jī)械)在涂膠前需進(jìn)行預(yù)裝配，檢查配合是否適中。表面處理好的被粘表面在涂膠前要保持清潔、干燥，如果是零部件最好帶衛(wèi)生手套拿、取。雙組分膠粘劑配制后應(yīng)在適用期前用完。涂底膠時(shí)應(yīng)控制膠層厚度，以免影響粘接強(qiáng)度。還要嚴(yán)格控制固化溫度、壓力、

12、時(shí)間，尤其是控制升溫速度、最高溫度、冷卻速度(特性)。53操作環(huán)境的控制 環(huán)境的溫度、濕度、塵土(灰塵)等都會(huì)影響粘接效果，所以對(duì)粘接操作環(huán)境有嚴(yán)格要求，如環(huán)境溫度最好保持在1830，相對(duì)濕度濕度在3050，保持空氣清潔無塵，并且現(xiàn)場不準(zhǔn)有產(chǎn)生煙霧、粉塵和水蒸氣的操作。54設(shè)備儀器的控制 加溫、加壓設(shè)備要可靠、適用，測試儀表應(yīng)有足夠的準(zhǔn)確性，所用工具要清潔、干燥。 55粘接部件的控制 對(duì)已粘接修復(fù)好的部件，應(yīng)目視檢查外觀質(zhì)量，應(yīng)無錯(cuò)位、凹坑、裂紋或鼓包等，最后要進(jìn)行力學(xué)性能檢測。 六、粘接的質(zhì)量缺陷與處理缺陷表現(xiàn) 可能原因 解決原因雖已進(jìn)行固化 但膠層 發(fā)粘 溫度太低未完全固化固化劑用之不當(dāng)：

13、變質(zhì)或不匹配 配膠時(shí)混合不均勻 固化時(shí)間不夠 溶劑型膠粘劑晾膠時(shí)間短、粘合太早 增塑劑析出表面 提高固化溫度 換用合適、適量、質(zhì)好的固化劑 配膠時(shí)混合均勻 延長固化時(shí)間 延長晾置時(shí)間，選擇最佳粘合時(shí)間 選擇相容性好的增塑劑 固化后膠層粗糙 膠粘劑變質(zhì)用了超過適用期的膠粘劑各組分相容性不好涂膠溫度過低填料顆粒太大或量太多環(huán)境濕度過大 改用好的膠粘劑 不用超過適用期的膠粘劑選擇相容性好的組分被粘物表面預(yù)熱填料粒度變細(xì)或減少填料用量通風(fēng)干燥環(huán)境膠層太脆 增塑劑漏加或量少固化劑用量過大固化溫度高，過固化固化速度太快填料過多或不匹配 加入適量增塑劑固化劑用量適當(dāng)嚴(yán)格控制固化溫度降低升溫速度填料減少或選擇匹配好的膠層太脆 增塑劑漏加或量少固化劑用量過大固化溫度高，過固化固化速度太快填料過多或不匹配 加入適量增塑劑固化劑用量適當(dāng)嚴(yán)格控制固化溫度降低升溫速度填料減少或選擇匹配好的膠層疏松 一次涂膠膠層太厚被粘物表面有水分或填料未干