如何选择适合的胶粘剂？

2023-06-26 理论教育版权反馈

【摘要】：表4-6-4～表4-6-7给出了国内常见胶粘剂，根据用途将胶粘剂分成通用胶粘剂、结构胶粘剂、软质材料用胶粘剂和特种胶粘剂，其实各类之间并无严格的界定，这样分类仅为选用时方便。

1.基本原则

胶粘剂最基本的作用是将不同构件连接起来并满足特定的要求。在选择胶粘剂时应综合考虑胶粘剂的性质、被粘材料形式和状态、接头应力状态、使用环境、工艺要求、成本和操作环境等因素进行各方面的权衡，从而选择满足具体需要的最佳胶粘剂。离开了具体的要求，胶粘剂的好坏是无从谈起的。

2.胶粘剂选择的几个关键问题

（1）被粘材料的种类和性质选择胶粘剂时需考虑的重要因素主要是胶粘剂和被粘材料的匹配，这些匹配主要包括强度匹配、模量匹配、韧性匹配、热膨胀系数匹配和化学性质匹配。强度匹配即所选胶粘剂的内聚强度和胶接强度与被粘材料强度相当，如对于强度较低被粘材料就没有必要选择内聚和胶接强度较高的胶粘剂，而强度高的被粘材料则应选择较高内聚和胶接强度的胶粘剂，选择的最理想的状态是当胶接接头破坏时同时发生被粘材料本体破坏、内聚破坏和粘接破坏。模量匹配是根据不同被粘材料的弹性模量选择恰当的胶粘剂，一般理想的胶粘剂模量应接近两种被粘材料模量的平均值。不同韧性或变形能力的材料进行粘接时，应恰当地选择胶粘剂的韧性，即韧性匹配。对脆性材料的胶接，如陶瓷-陶瓷或陶瓷-玻璃，可选择脆性的胶粘剂，如未增韧的酚醛、脲醛和环氧等；对韧性材料的胶接，如橡胶、织物等，就必须选择韧性好的橡胶类胶粘剂；对韧性材料和脆性材料之间的胶接，如橡胶-陶瓷、橡胶-金属或塑料-金属等，胶粘剂应选择具有较好韧性的体系，一般胶粘剂的断裂延伸率应不小于两种被粘材料断裂延伸率的平均值。对不同被粘材料进行加热粘接时，因它们的热膨胀系数不同，会在胶层产生应力，选择胶粘剂时应考虑使胶层具有较好的韧性或变形能力及较高的胶接强度，以避免因残余应力而发生破坏，尤其是在温度变化较大的环境中工作的胶接件更应重视这一问题。许多胶粘剂中含有溶剂或可能对被粘材料有腐蚀作用的组分，因此，所选胶粘剂不应对被粘材料形成破坏性的溶解或腐蚀。

（2）胶接接头使用工作条件胶接接头的受力状态是首先需要考虑的问题。受力状态有四种基本形式，即拉伸、剪切、撕裂和剥离。选择胶粘剂时应分析接头所承受应力的形式和大小，找出主次，选用能满足主要应力要求并兼顾其他应力形式的胶粘剂。一般来讲，未增韧的合成树脂类胶粘剂，如丙烯酸类、酚醛类及环氧类等具有较高的抗拉伸和抗剪强度，而剥离和撕裂强度较差；橡胶类胶粘剂则具有较好的剥离和撕裂强度，而抗剪和抗拉强度不足；结构胶粘剂一般为经增韧的树脂类胶粘剂，这类胶粘剂具有较全面的性能。

当接头应力为持久应力、动态应力或冲击应力时，应选择强度高且韧性较好的胶粘剂。

接头使用温度是选择胶粘剂的另一个重要条件。胶粘剂的温度特性包括三个方面的问题，即耐热性、耐寒性和耐冷热疲劳性能。

温度升高时，胶粘剂的性能会有不同程度的下降，因此所选胶粘剂应在接头使用温度下保持足够的强度。一般情况下，胶粘剂强度保留率下降到室温强度的1/3时的温度为胶粘剂使用温度的上限。在低温情况下，胶粘剂会变脆，从而使剥离强度和撕裂强度下降，再加上因接头热膨胀系数的差异会导致较大的胶层应力，所以，接头在低温下使用时，必须选用韧性、弹性好或玻璃化温度较低的胶粘剂。

冷热交替使用时，胶粘剂应具有良好的高温和低温性能及非常好的韧性，能满足这些条件的胶粘剂一般为经过良好增韧的树脂类或耐热性好的橡胶类。

接头所处的环境条件也是选择胶粘剂时需要考虑的问题，其中最重要的是潮湿（或水浸）环境和有化学介质的环境。水几乎可以渗入所有的胶粘剂和胶接界面中，使胶粘剂内聚强度和胶接强度降低，因此，有水环境中应选吸水率低的胶粘剂，并对被粘材料进行适当的表面处理。对用于化学介质环境中的胶接，所选胶粘剂应尽量不发生溶解、膨胀或腐蚀老化。

（3）胶接工艺要求胶粘剂的种类很多，不同种类胶粘剂的工艺性差别很大，应根据不同胶接接头制备的工艺要求，选择适宜的胶粘剂。胶粘剂的工艺性主要包括以下几个方面：胶粘剂状态、施胶方法、储存期、适用期、涂胶贴合时间、干燥时间、固化温度、固化压力和固化时间等。

胶粘剂的状态一般有液态、膏状和固态（或膜状）。液态胶粘剂适合喷涂或刷涂，膏状适合刮涂，膜状胶适合铺放。选择何种状态的胶粘剂要根据接头的形状和尺寸、制件数量、施胶工具、工装和设备等来决定。一般结构胶粘剂和次结构胶粘剂都需在一定温度和压力下固化，这样不但可以提高胶接接头的耐热性，还可以提高胶接的强度和耐久性，但对工艺装备提出了一些要求。对某些大型复杂部件或被粘材料不能承受高温高压时，需权衡工艺和性能要求，选择具有恰当温度和压力工艺参数的胶粘剂。

另外，选择胶粘剂时还应考虑胶粘剂的气味、毒性和是否为易燃易爆品等安全性，并采取相应的防护措施。

以上仅为选择胶粘剂时应考虑的基本问题，当在重要结构上使用胶粘剂时，还应详细研究具体胶粘剂的各种性能数据，包括工艺性能、物理性能和力学性能等，必要时应与胶粘剂的生产厂商取得联系以获得技术支持。

表4-6-4～表4-6-7给出了国内常见胶粘剂，根据用途将胶粘剂分成通用胶粘剂（见表4-6-4）、结构胶粘剂（见表4-6-5）、软质材料用胶粘剂（见表4-6-6）和特种胶粘剂（见表4-6-7），其实各类之间并无严格的界定，这样分类仅为选用时方便。这里通用胶粘剂一般指常温固化（当然也可加热固化），耐温范围在-50～60℃，室温下具有较好的胶接强度，可用于金属、陶瓷、混凝土、塑料和木材等的胶接，（化学）组成可为合成树脂或橡胶等；结构胶粘剂是指可承受较大载荷，综合性能好，耐温80℃或以上，耐环境老化的胶粘剂，一般为经增韧的酚醛、环氧中温或高温固化的胶粘剂，多用于金属的胶接；软质材料用胶粘剂为韧性较大的胶粘剂，一般为天然或合成橡胶、聚氨酯、软质塑料等，多用于织物、皮革之间或与金属及非金属的胶接；特种胶粘剂指具有某种特殊功能的胶粘剂。

表4-6-4 通用胶粘剂

表4-6-5 结构胶粘剂

表4-6-6 软质材料用胶粘剂

表4-6-7 特种胶粘剂

如何选择适合的胶粘剂？

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