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固化方法胶粘剂的固化通过物理方法
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固化方法胶粘剂的固化通过物理方法

2019-05-23

胶黏剂的种类繁多,按不同的标准对胶黏剂进行简单的分类如下。1;根据胶黏剂黏料的化学性质,可以分为无机胶黏剂和有机胶黏剂,例如水玻璃、水泥、石膏等均可以作为无机胶黏剂使用,而以高分子材料为黏料的胶黏剂均属于有机胶黏剂。2;按照胶黏剂的物理状态,可以分为液态、固态和糊状胶黏剂,其中固态胶黏剂又有粉末状和薄膜状的,而液态胶黏剂则可以分为水溶液型、有机溶液型、水乳液型和非水介质分散型等3;按照胶黏剂的来源可以分为天然橡胶和合成橡胶,例如天然橡胶、沥青、松香、明胶、纤维素、淀粉胶等都属于天然胶黏剂,而采用聚合方法人工合成的各种胶黏剂均属于合成胶黏剂的范畴。4;对于常见的有机胶黏剂,按照分子结构可以分为热塑性树脂、热固型树脂、橡胶胶黏剂等几种。5;从胶黏剂的应用方式可以将其分为压敏胶、再湿胶黏剂、瞬干胶粘剂,延迟胶黏剂等。6;从胶黏剂的使用温度范围,可以将其分为耐高温、耐低温和常温使用的胶黏剂;而根据其固化温度则可以分为常温固化型、中温固化型和高温固化型胶黏剂。7;从胶黏剂的应用领域来分,则胶黏剂主要分为土木建筑、纸张与植物、汽车、飞机和船舶、电子和电气以及医疗卫生用胶黏剂等种类。8.从胶黏剂的化学成分可以分为各种具体的胶黏剂种类,如环氧树脂胶黏剂、聚氨酯胶黏剂、聚醋酸乙烯胶黏剂等。


 热塑性纤维素酯、烯类聚合物(聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、过氯乙烯、聚异丁烯等)、聚酯、聚醚、聚酰胺、聚丙烯酸酯、a-氰基丙烯酸酯、聚乙烯醇缩醛、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物等类热固性环氧树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰-甲醛树脂、有机硅树脂、呋喃树脂、不饱和聚酯、丙烯酸树脂、聚酰亚胺、聚苯并咪唑、酚醛-聚乙烯醇缩醛、酚醛-聚酰胺、酚醛-环氧树脂、环氧-聚酰胺等类合成橡胶型氯丁橡胶、丁苯橡胶、丁基橡胶、丁钠橡胶、异戊橡胶、聚硫橡胶、聚氨酯橡胶、氯磺化聚乙烯弹性体、硅橡胶等类橡胶树脂剂酚醛-丁腈胶、酚醛-氯丁胶、酚醛-聚氨酯胶、环氧-丁腈胶、环氧-聚硫胶等类折叠胶粘理论聚合物之间,聚合物与非金属或金属之间,金属与金属和金属与非金属之间的胶接等都存在聚合物基料与不同材料之间界面胶接问题。粘接是不同材料界面间接触后相互作用的结果。因此,界面层的作用是胶粘科学中研究的基本问题。诸如被粘物与粘料的界面张力、表面自由能、官能基团性质、界面间反应等都影响胶接。胶接是综合性强,影响因素复杂的一类技术,而现有的胶接理论都是从某一方面出发来阐述其原理,所以至今全面唯一的理论是没有的。

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胶粘剂折叠吸附理论人们把固体对胶黏剂的吸附看成是胶接主要原因的理论,称为胶接的吸附理论。理论认为:粘接力的主要来源是粘接体系的分子作用力,即范德华力和氢键力。胶粘与被粘物表面的粘接力与吸附力具有某种相同的性质。胶黏剂分子与被粘物表面分子的作用过程有两个过程:第一阶段是液体胶黏剂分子借助于布朗运动向被粘物表面扩散,使两界面的极性基团或链节相互靠近,在此过程中,升温、施加接触压力和降低胶黏剂粘度等都有利于布朗运动的加强。第二阶段是吸附力的产生。当胶黏剂与被粘物分子间的距离达到10-5Å时,界面分子之间便产生相互吸引力,使分子间的距离进一步缩短到处于最大稳定状态。根据计算,由于范德华力的作用,当两个理想的平面相距为10Å时,它们之间的引力强度可达10-1000MPa;当距离为3-4Å时,可达100-1000MPa。这个数值远远超过现代最好的结构胶黏剂所能达到的强度。因此,有人认为只要当两个物体接触很好时,即胶黏剂对粘接界面充分润湿,达到理想状态的情况下,仅色散力的作用,就足以产生很高的胶接强度。可是实际胶接强度与理论计算相差很大,这是因为固体的力学强度是一种力学性质,而不是分子性质,其大小取决于材料的每一个局部性质,而不等于分子作用力的总和。计算值是假定两个理想平面紧密接触,并保证界面层上各对分子间的作用同时遭到破坏时,丁基密封防水条也就不可能有保证各对分子之间的作用力同时发生。


固化方法胶粘剂的固化通过物理方法,如溶剂的挥发,乳液凝聚和熔融体冷却与化学方法。(1)热熔胶:高分子熔融体在浸润被粘表面之后通过冷却就能发生固化。(2)溶液胶粘剂:随着溶剂的挥发、溶液浓度不断增大,渐达到固化具有一定强度。(3)乳液胶:由于乳液中的水逐渐渗透到多孔性被粘物中并挥发掉,使乳液浓度不断增大,最后由于表面张力的作用,使高分子胶体颗粒发生凝聚。 当环境温度较高时,乳液凝聚成连续的胶膜,而环境温度低与最低成膜温 度(MFT),就形成白色的不连续胶膜。乳液胶主要是聚醋酸乙烯酯及其共聚物和丙烯酸酯的共聚物。(4)热固性胶粘剂 热固性树脂的多官能团单体或预聚体进行聚合反应,随着分子量的增大同时进行着分子链的变化和交联,形成不溶不熔的凝胶化或叫基本固化。 在一定范围的延长固化时间和提高固化温度并不等效,降低固化温度难以用延长时间来补偿。因为胶粘剂和被粘物表面之间需要发生一定化学作用,这就是需要足够高的温度才能进行。 


胶粘剂固化压力:有利于胶粘剂对表面的充分浸润;有利于排除胶粘剂固化反应产生的低分子挥发物;有利于排出胶层中残留的挥发性溶剂;有利于控制胶层厚度;粘度大的胶粘剂往往胶层较厚,固化压力的调节控制胶层的厚度范围。在涂胶后放置一段时间,这叫做预固化。待胶液粘度变大,施加压力,以保证胶层厚度的均匀性。固化温度:固化温度过低,胶层交联密度过低,固化反应不完全; 固化温度过高,易引起胶液流失或使胶层脆化,导致胶接强度下降。加热有利于胶粘剂与胶接件之间的分子扩散,能有利于形成化学键的作用。(1) 烘箱直接加热法:用鼓风装置,使其均匀传热。(2) 外加热法:使热量迅速传到胶层内部,大大缩短固化时间。 声波加热法:对具有粘弹性的胶粘剂、无溶剂胶液受热固化,不适用于热固性刚性胶。


胶粘剂之预处理工艺的基本步骤   表面处理粘接表面需要以下列预处理工艺之一进行处理(按处理效果从低到高排列): 1. 只进行除油处理。2. 除油、打磨并去除松散颗粒。3. 除油并进行化学预处理。注意在预处理之时和之後不要污染表面。污染的途径可能有:指印、不太干净的抹布、油、脏污的研磨剂、不合规格的除油剂或化学处理剂等。污染也可能由粘接区域所进行的其它处理造成。特别要排除的是机械、喷涂工序(油漆、脱模剂等)以及涉及粉末材料的处理过程所产生的油蒸汽。   


无论采用何种预处理工艺,最好是在完成预处理工序後尽快进行表面粘接,即当表面属性最好时。如果多个部件的粘接工序安排造成预处理和粘接工序脱节,可在预处理後立即在粘接表面涂覆底胶,以保持最佳的表面特性。除油按以下步骤去除油脂:(a) 将工件悬挂在卤烃溶剂蒸汽除油装置中(b) 将工件依次浸入两个各含有相同液体卤烃溶剂的清洗槽内。第一个清洗槽起清洗作用,第二个起漂洗作用(c) 用蘸取了工业除油溶剂的清洁毛刷或抹布刷净或擦净粘接面。目前有许多危险性较低的专用除油剂可供选用。(d) 清洗剂除油在液体清洗剂中擦净粘接表面。用清洁的热水清洗工件并使之彻底干燥 – 最好采用强制空气加热器之类所产生的热风。(e) 碱性除油法 是清洗剂除油法的备选方案。建议采用专用清洗产品,并按照制造厂商的使用说明进行操作。(f) 适用的情况下可采用超声波除油法,这种方法常用於小件的表面处理打磨与高度抛光的表面相比,略微打磨的表面与胶粘剂的粘接更好。 如果进行打磨,则必须采用後续处理,以确保完全去除表面的松散颗粒。   


例如:(1) 重复除油工序(除油液必须洁净) (2) 用干净的软刷刷净表面,或最好 (3) 用洁净的(经过滤的)压缩空气吹净表面。打磨可用砂纸打磨、钢丝刷刷洗,最有效的方法是喷砂。 特殊材料的预处理 获得最佳粘接性能所需的特殊预处理上述表面处理,如单独除油或除油加打磨及去除松散颗粒的方法,对於大多数粘接作业已经足够。但是为了获得最大粘合强度、重复性以及长期耐老化性能,则还需要化学预处理或电解预处理。金属被粘物表面极少是纯金属,而是由氧化物、硫化物、氯化物等在表面形成的机械性能较差的大气污染物组成。酸蚀处理是较成熟的去除金属氧化皮的方法,这种工艺有利於在表面形成一层氧化层,其机械及化学性能与胶粘剂相匹配。因此,不同的酸蚀处理方法应用於不同的金属被粘物,例如,铬酸应用於铝材,硫酸应用於不锈钢,硝酸应用於铜材。酸蚀处理也可应用於某些塑料,如铬酸可应用於聚烯烃类表面处理阳极氧化已经广泛应用於航空工业,用於铝合金和钛合金的表面处理。阳极氧化的目的是在酸蚀後形成的氧化层上沉淀一层多孔氧化层。多孔氧化层使胶粘剂(或底剂)能够很容易地渗透到孔隙中以形成强劲的粘合力。过度的阳极氧化不是有效的粘接预处理方法。涂覆底胶是另一种表面预处理方法,主要应用於金属和陶瓷等材料。底胶通常是多步预处理工艺的最终步骤。有些被粘物有“难粘接”的表面(如铜)。由於底胶在配制上以溶剂型胶粘剂的形式出现,因此容易浸润被粘物。当粘合剂涂覆於经底胶处理过的表面时,因化学性兼容,固化後将形成较强的粘合力。


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