粘接的強(qiáng)化措施

朱俊杰 陳炳耀 李軍

摘 要：本文主要從機(jī)械加固、粘貼玻璃布增強(qiáng)、防止剝離、防止分層、改變接頭的幾何形狀、消除內(nèi)應(yīng)力、表面進(jìn)行化學(xué)處理、偶聯(lián)劑處理、加熱固化、纏繞纖維增強(qiáng)這些方面闡述了粘接的強(qiáng)化措施。

關(guān)鍵詞：機(jī)械加固;膠粘劑;粘接強(qiáng)化措施

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.17.015

0 引言

雖然粘接技術(shù)具有獨(dú)特的性能，可以簡(jiǎn)化工藝并解決關(guān)鍵問(wèn)題，但有時(shí)它不能滿足強(qiáng)度要求。為了更耐用，必須采取加強(qiáng)措施。

粘接的強(qiáng)化措施是增加結(jié)合面積，改善應(yīng)力，承受部分負(fù)荷，減少薄弱環(huán)節(jié)，防止腐蝕泄漏，從而大大提高強(qiáng)度和耐久性。

1 機(jī)械加固和粘貼玻璃布增強(qiáng)

機(jī)械加固基本上是粘合和機(jī)械連接的組合，即混合連接。它可以使關(guān)節(jié)具有更高的可靠性，并且可以在培養(yǎng)優(yōu)勢(shì)和避免弱點(diǎn)方面發(fā)揮作用。

機(jī)械加固是最常見(jiàn)、最有效的方法，包括嵌波浪鍵，金屬扣，鋼板加固，螺釘，鉚接，點(diǎn)焊，嵌入式燕尾鍵等。

在待處理的表面上施加一層玻璃纖維布可以增加粘合面積。提高粘接力，防止膠水流失，保證橡膠層厚度，減少內(nèi)應(yīng)力，吸收沖擊能量。剪切強(qiáng)度，剝離強(qiáng)度，沖擊強(qiáng)度，疲勞強(qiáng)度和耐久性大大提高，并且粘合性能得到顯著改善。

待粘結(jié)的玻璃布層的面積和厚度應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況確定，一般為1至3層。層數(shù)太大，會(huì)導(dǎo)致堅(jiān)硬和厚，易剝落而且不經(jīng)濟(jì)。

所用的玻璃布應(yīng)為無(wú)堿，無(wú)蠟，無(wú)瑕疵的玻璃布，厚度為0.05至0.15毫米。

2 防止剝離和防止分層

如果其中一個(gè)被粘物是柔軟的，則粘合劑層容易受到剝離力。典型的粘接接頭剝離力特別敏感，例如平面對(duì)接，特別是在端部附近。如果受到橫向剝離力，則容易脫離并導(dǎo)致整個(gè)粘接縫斷裂。剝離通常從橡膠層的邊緣開(kāi)始，因此可以通過(guò)端部加寬，變薄，斜切，卷曲，包角和鉚接來(lái)避免。

防止剝落損壞的最簡(jiǎn)單方法是制作薄鋼板或鐵皮的夾子。它粘在膠層邊緣，可以有效防止剝離損壞。

粘合膠合板，纖維板，F(xiàn)RP，石棉板和其他層壓板應(yīng)防止材料在應(yīng)力后分層。如果平坦層被研磨并且表面層受到剪切應(yīng)力，則材料的內(nèi)部將首先被分層。因此，為了獲得牢固的結(jié)合，應(yīng)該使用斜接接頭來(lái)縱向施力以避免層之間的分層。

3 改變接頭的幾何形狀和消除內(nèi)應(yīng)力

改變接頭的幾何形狀可以大大提高粘接強(qiáng)度。對(duì)于平搭接，可以采取如下一些措施：

（1）將搭接接頭的末端切成斜面形狀。（2）去除接頭末端的一部分材料，以降低剛性。（3）將薄的柔性層，例如玻璃布，粘在中間。（4）在彎曲處粘接貼板。（5）使接頭末端彎曲。（6）接頭末端內(nèi)部削成斜角。

內(nèi)應(yīng)力對(duì)粘接性能有重要影響，內(nèi)應(yīng)力如果大，粘接強(qiáng)度就會(huì)小;內(nèi)應(yīng)力如果小，粘接強(qiáng)度就大。因此，應(yīng)該努力消除或減少內(nèi)部應(yīng)力。

（1）采用零膨脹粘接技術(shù)。在20世紀(jì)70年代，據(jù)報(bào)道，當(dāng)使用各種溶脹單體與樹(shù)脂共聚時(shí)，由于溶脹單體，在聚合反應(yīng)中發(fā)生化學(xué)鍵變化?？傮w效果就是聚合物體積擴(kuò)大。具有零膨脹特性的新型粘合劑可以在沒(méi)有內(nèi)部應(yīng)力的情況下進(jìn)行粘接。

（2）降低固化反應(yīng)活性。固化反應(yīng)產(chǎn)生的放熱溫度越低，內(nèi)應(yīng)力越小。固化溫度不宜過(guò)高，應(yīng)采用最低的初始反應(yīng)溫度。延長(zhǎng)凝膠時(shí)間，使分子不會(huì)移動(dòng)太多，以避免過(guò)度收縮和增加內(nèi)應(yīng)力。凝膠化后加熱固化，應(yīng)采用逐步加熱方法。

（3）在粘合劑中加入活性增韌劑。添加具有反應(yīng)性基團(tuán)的長(zhǎng)鏈脂肪增韌劑在固化體結(jié)構(gòu)中形成長(zhǎng)鏈韌性橋鍵，這提高了韌性和伸長(zhǎng)率并降低了彈性模量。上述韌性系統(tǒng)可以有效地傳遞固化應(yīng)力和熱應(yīng)力，從而使內(nèi)應(yīng)力分布均勻分散，從而達(dá)到降低內(nèi)應(yīng)力的目的。

（4）加人無(wú)機(jī)粉末填料。向粘合劑中加入適量的無(wú)機(jī)粉末填料可降低熱膨脹系數(shù)、固化收縮率和放熱溫度，這可降低內(nèi)應(yīng)力。當(dāng)受到應(yīng)力時(shí)，含有填料的固化產(chǎn)物均勻地轉(zhuǎn)移到填料顆粒的表面。由于填料占據(jù)了大部分應(yīng)力，因此可以均勻地分布應(yīng)力。粉末填料取代了大部分樹(shù)脂，從而可以有效地減少固化后的收縮，并減少內(nèi)應(yīng)力。

（5）固化后緩慢冷卻。加熱凝固后不適宜冷卻太快，應(yīng)使大量大分子結(jié)構(gòu)緩慢冷卻和收縮，這是降低內(nèi)應(yīng)力的重要技術(shù)措施。

（6）后固化。后固化可有效消除內(nèi)應(yīng)力。

4 表面進(jìn)行化學(xué)處理和偶聯(lián)劑處理

對(duì)于金屬的結(jié)構(gòu)鍵合，化學(xué)處理后的鍵合強(qiáng)度大大提高?；瘜W(xué)處理是指在金屬表面脫脂后，在一定條件下與酸堿溶液接觸，通過(guò)化學(xué)反應(yīng)在金屬表面上形成難溶于水的非金屬膜?？梢源蟠筇岣哒澈蟿?duì)表面的粘附性，從而大大提高粘合強(qiáng)度。具有高性能要求的粘合應(yīng)盡可能進(jìn)行化學(xué)表面處理。

用偶聯(lián)劑處理待粘接表面是加強(qiáng)粘接的有效方法，操作方便，用量少，效果明顯。用于表面處理的偶聯(lián)劑是非水溶液（通常為乙醇），用量1%至2%。涂布后，應(yīng)在室溫下干燥，然后在80～100℃下干燥半小時(shí)。

5 加熱固化和纏繞纖維增強(qiáng)

為了獲得更高的粘合強(qiáng)度，通常需要熱固化，并且強(qiáng)度可以增加50%至100%，這也是粘合增強(qiáng)的良好方法。熱固化有利于大分子的進(jìn)一步擴(kuò)散，滲透和纏結(jié)，使化學(xué)反應(yīng)更完全，增加固化和交聯(lián)度，并減少蠕變，這可以增加粘合強(qiáng)度。

對(duì)于諸如管或桿的圓形粘合接頭，可以使用橡膠纏繞的纖維。

6 結(jié)語(yǔ)

粘接的強(qiáng)化措施是增加結(jié)合面積，改善應(yīng)力，承受部分負(fù)荷，減少薄弱環(huán)節(jié)，防止腐蝕泄漏，從而大大提高結(jié)合強(qiáng)度和耐久性。加強(qiáng)粘接具有重要意義，是滿足高性能特殊要求所不可或缺的。加強(qiáng)措施包括機(jī)械加固，粘接玻璃布，防止剝落，消除內(nèi)部應(yīng)力，更換關(guān)節(jié)的幾何形狀，纏繞纖維增強(qiáng)，表面化學(xué)處理，用偶聯(lián)劑進(jìn)行表面處理，熱固化等。在實(shí)踐中實(shí)際使用哪種方法是一種方法或幾種方法的組合，具體取決于實(shí)際情況和要求。

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.