AB膠粘接強度特點有哪些

发布日期:2018-10-13 15:15:39 浏覽:| 收藏

爲了達到較強的AB膠粘接强度,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:

  1. 液體的接觸角應爲0,或接近于〇;
  2. 粘度要低,即不得大于幾mPa.s;
  3. 能驅除被粘物接頭間所夾的空氣。
为了能满足AB膠以上3个条件,必须考虑以下四个因素:
  1. 浸潤平衡;
  2. 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;
  3. 浸潤過程的動力學測定;
  4. 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膠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膠表面层吸引的结果,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膠浸润平衡
  1. AB膠理论上的描述
液滴在固體表面上的状况 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,它表示固體表面覆盖一层服 从理想气体定律的蒸气后,其表面自由能的减少爲:
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,r 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 氏公式则改写爲:
= ^SL + rLyC〇se + Us       
当沒>0°时,液体不能在固體表面扩展,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 如液体的粘度和固體表面的粗糙度。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體表面上 扩展。

AB膠 表面及界面自由能
有機物,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,前者属低能固體表面,后 者属高能固體表面。
(1)低能AB膠表面
  • 臨界表面張力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c〇W与该浸 润液体的表面张力Av存在一直线关系,如图7-2所示。
Zisman提出一临界表面张力 ',即将/lv直线外推到cos/9趋近于

 
 
(c)
图7-2 Z1Sman对各低能聚合物表面的作图 1,或6角趋近于〇,也即是浸润液体扩展到表面上接触角为〇时的表 面张力,并发现很多液体同系物和固體表面表现相似。他将一系列极 性液体的对八v作图,这些点都近似地落在一条直线上。然而也观 察到了一些偏差,有些固體表面具有非常低的4值(yc<20mN/m), 如图7-2 (b)所示。由于广泛存在的是coW和5YV间的直线关系,因 而Zisman应用这一临界表面张力来表征和比较各种不同的低能表 面,表7-1列出了一些典型聚合物固体的A值。临界表面张力对低能 固体的表征是一个特别有用的参数,甚至有人推导出/c与玻璃化温度 间的经验关系。Z1Sman—再强调,々并不是材料的表面自由能,仅仅 只是表面自由能所表现出的一个相对上的经验数值,后来仍有作者假 设这两个参数是相等的。
表7-1室溫下幾種所得的塑料、橡膠及複合材料的表面自由能
固體表面 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
物表面張力
/ (mN/m)
  y?  
聚六氟丙烯 16 2?17 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
尼龍66 42. 5 33. 6 7 8 41.4
聚對苯二甲酸乙二醇酯 43 41 8 3.3 45. 1
胺固化環氧樹脂 41. 2 5. 0 46.2
橡膠增韌環氧樹脂 37.2 8.3 45.5
丁腈橡膠 26.5 9.5 36.0
碳纖維增強塑料(打磨過) 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。
  • Good-Giritalco处理方法 Good和Giritalco以纯净相的表面 自由能来描述界面的自由能,他们确定一 f,使它具有整体的最大值, 并定义为分子几何形状及通过相邻相间的相互作用力。如以相a和相 b的表面自由能来表示,则两相间的界面自由能'b爲:
(yjhy/z               (7-6)
式中'和A爲相a和相b的表面自由能,將此式和式(7-3)相結合,


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