粘接物表面處理方法淺談

朱俊杰 陳炳耀 李軍

摘 要：本文主要從表面清理、脫脂除油、除銹粗化、化學(xué)處理、等離子體處理、偶聯(lián)劑處理、保護(hù)處理、輻射接枝這幾個(gè)方面對(duì)粘接物表面的處理方法進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。

關(guān)鍵詞：表面清理、脫脂除油、除銹粗化、化學(xué)處理；等離子體處理；偶聯(lián)劑處理；保護(hù)處理；輻射接枝

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.12.007

0 引言

表面處理的具體方法包括表面清潔，去油，除銹，干燥，化學(xué)處理和保護(hù)處理。對(duì)于正常使用，可以不進(jìn)行化學(xué)處理，并且可以根據(jù)情況進(jìn)行保護(hù)處理。根據(jù)被粘物表面的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，粘合劑的類型，強(qiáng)度要求和使用環(huán)境，確定用于表面處理的具體方法，可以是一種，兩種或幾種方法相結(jié)合。

1 表面清理

對(duì)于要首先清潔的表面，可以使用水，刷子，棉紗，干布，壓縮空氣等來(lái)初步去除污垢，灰塵，沙子，油和其他污染物。超聲波清潔適用于小型復(fù)雜零件。含有舊涂料的表面可以通過(guò)機(jī)械方法，噴燈火焰法，堿液清洗法或溶劑法除去。

2 脫脂除油

脫脂就是去除被粘物表面的油污。通常用堿溶液或有機(jī)溶劑等化學(xué)品處理。脫脂優(yōu)選在去除粗糙之前進(jìn)行，免得在拋光到粗糙的凹槽之后不容易除去油，并且嚴(yán)重影響粘合效果。

常用的除油方法包括溶劑脫脂，堿液脫脂和電化學(xué)脫脂。

2.1 溶劑除油

皂化油和非皂化油都很好地溶于有機(jī)溶劑中，因此它們可以用溶劑脫脂。它具有速度快，簡(jiǎn)單方便，基本無(wú)腐蝕的特點(diǎn)。溶劑脫脂通常用揮發(fā)性有機(jī)溶劑，例如丙酮，甲基乙基酮，三氯乙烯，乙酸乙酯，無(wú)水乙醇，溶劑汽油，四氯化碳等。有時(shí)使用混合溶劑更佳。脫脂溶劑的量不宜過(guò)大，表面在揮發(fā)后迅速冷卻，使空氣中的水分凝結(jié)在表面，形成水膜，影響粘合劑的潤(rùn)濕，所用溶劑應(yīng)盡可能不含水分，最好是化學(xué)品級(jí)。

2.2 堿液除油

堿性脫脂也稱為化學(xué)脫脂，即利用堿液和油發(fā)生皂化來(lái)達(dá)到去除油的目的。因此，它只能用于去除動(dòng)物油和植物油，不適合去除礦物油。通常，可以用稀堿溶液處理，例如氫氧化鈉，碳酸鈉，硅酸鈉，磷酸三鈉和乳化劑。堿液應(yīng)該有足夠的濃度。但是，如果氫氧化鈉的濃度太大，則鋼的表面將具有棕色氧化膜，并且皂化油在堿溶液中的溶解度將降低。提高溫度有利于皂化和乳化，脫脂操作溫度通常為80至100℃。

2.3 乳液除油

乳液的脫脂可以在室溫下進(jìn)行，并且比堿液的脫脂更有效。乳化作用可以除去在有機(jī)溶劑中的油，并且在水中除去水溶性污染物。乳化脫脂是一種更好的脫脂方法，沒(méi)有火災(zāi)和中毒的風(fēng)險(xiǎn)。乳化脫脂劑的主要成分是有機(jī)溶劑，乳化劑，混合溶劑和表面活性劑。

2.4 電化除油

在堿性電解液中，油和堿液的表面張力降低，導(dǎo)致油膜破裂。由于極化，金屬和堿液之間的表面張力顯著降低，使得電極之間的接觸面積迅速增加，并且附著在金屬表面上的油被擠壓，迫使油膜破裂成小的油珠，在電極表面上產(chǎn)生的氫氣或氧氣泡保留在小油珠上。電化除油效率高、效果好。

3 除銹粗化

由氧氣，濕氣和其他介質(zhì)引起的空氣中金屬材料的腐蝕或變色稱為生銹，腐蝕產(chǎn)物通常稱為“銹”。通常，高溫下空氣對(duì)金屬的侵蝕稱為氧化，氧化產(chǎn)物稱為“氧化皮”。腐蝕和結(jié)垢阻礙了粘合劑對(duì)基材的潤(rùn)濕，需要將其除去以暴露基材的新鮮表面。為了增加粘合面積并增加粘合強(qiáng)度，通常要求表面具有適當(dāng)?shù)拇植诙取?duì)于金屬材料，粗糙化的目的通常在除銹的同時(shí)實(shí)現(xiàn)。除銹方法是手工，機(jī)械和化學(xué)三個(gè)方面。

3.1 手工法

手動(dòng)除銹主要通過(guò)人力和簡(jiǎn)單的工具完成。通過(guò)摩擦，刮擦，研磨，刷涂等除去金屬表面的腐蝕，并獲得適當(dāng)?shù)拇植诙取＿@些方法是最簡(jiǎn)單和最常見(jiàn)的，但它們具有差的工作條件和低效率，并且僅適用于粘合強(qiáng)度不太高或作為預(yù)處理的情況。

3.2 機(jī)械法

機(jī)械方法是使用某種機(jī)械設(shè)備和工具來(lái)去除金屬表面上的銹。這些機(jī)器包括便攜式鋼板除銹機(jī)，電動(dòng)砂輪，氣動(dòng)刷，電刷，除垢槍，噴砂機(jī)等。通過(guò)摩擦和噴涂金屬表面進(jìn)行除銹。

3.3 化學(xué)法

化學(xué)除垢是使用化學(xué)方法來(lái)溶解生銹的金屬表面的銹。尤其適合無(wú)噴砂設(shè)備條件的場(chǎng)合。

4 化學(xué)處理

化學(xué)處理是在諸如酸或堿的溶液中處理被粘物，并通過(guò)化學(xué)反應(yīng)活化或鈍化表面?；瘜W(xué)鍵合的鍵可以大大提高鍵合強(qiáng)度和耐久性，并且適合于鍵合性能相對(duì)高的情況。化學(xué)處理過(guò)程相對(duì)而言很麻煩，在除油、除銹、粗化后，還需多次沖洗，最后還要鈍化、干燥等。

5 等離子體處理

等離子體化學(xué)反應(yīng)的主要特征是反應(yīng)僅發(fā)生在固體材料的表面上，基本上不在材料內(nèi)部發(fā)生反應(yīng)。因此，將該性質(zhì)應(yīng)用于聚合物材料的表面改性具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

等離子體處理是改善材料表面潤(rùn)濕性和粘附性的有效方法。具體方法是在通過(guò)高壓電將稀有氣體激發(fā)成等離子體狀態(tài)的環(huán)境下，在被粘物表面上進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。使表面產(chǎn)生反應(yīng)性基團(tuán)或交聯(lián)，從而改善表面能并改善粘合性能。

6 偶聯(lián)劑處理

使用偶聯(lián)劑進(jìn)行表面處理比化學(xué)處理更簡(jiǎn)單，更安全，但其效果與化學(xué)處理相反。可以在被粘物和粘合劑之間形成化學(xué)鍵，并顯著提高粘合強(qiáng)度，耐水性，耐熱性等。

必須首先將偶聯(lián)劑的表面處理配制成一定濃度的水或非水溶液，施加到脫脂和失去光澤的表面上，干燥然后施膠。偶聯(lián)劑溶液放置時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，或者沉淀出白色沉淀物則會(huì)失效，必須在幾小時(shí)內(nèi)使用完。

7 保護(hù)處理

像金屬，陶瓷，玻璃等高能表面被粘物，易于吸收水和氣體，再次污染，并影響粘合劑的潤(rùn)濕性。在粘合之前可以立即涂上底漆，可以達(dá)到密封，保護(hù)和延長(zhǎng)儲(chǔ)存的時(shí)間。所謂的底漆是在涂膠之前施加到被粘物表面的一種膠，以改善粘合性能。底漆基本上是與所用粘合劑相同或相似的聚合物的稀釋溶液，其本身與重涂的粘合劑良好粘合。

常用的底漆是酚醛樹脂，環(huán)氧樹脂，聚氨酯等。

8 輻射接枝

輻射接枝處理方法是聚合物鍵合的材料在某些單體存在下用鈷（60Co）源或電子加速的β射線接枝。使表面接枝上能促進(jìn)粘合的聚合物。

9 結(jié)語(yǔ)

上述幾種表面處理方法，除了表面清理不可缺少之外，其他一些方法則根據(jù)要求和需要確定，可以是兩種也可以是幾種方法聯(lián)合采用。

由上不難看出，表面處理是相當(dāng)麻煩與費(fèi)時(shí)的工作，但它卻是粘接極為重要的環(huán)節(jié)，一定要給予足夠的重視，不可馬虎大意，要認(rèn)真仔細(xì)地進(jìn)行工作，表面處理對(duì)于粘接就好像蓋大樓應(yīng)打好地基一樣重要。

參考文獻(xiàn)：

[1]李子?xùn)|，李廣宇，于敏.現(xiàn)代膠粘技術(shù)手冊(cè)[M].北京：新時(shí)代出版社，2002.

作者簡(jiǎn)介：朱俊杰（1993-），男，湖北仙桃人，本科，主要從事膠粘劑研究工作。