等离子设备：影响粘接物理强度的物理因素

影响粘接物理强度的物理因素

1.表面粗糙度：
        当胶粘剂良好地浸润被粘材料表面时（接触角θ<90°），表面的粗糙化有利于提高胶粘剂液体对表面的浸润程度，增加胶粘剂与被粘材料的接触点密度，从而有利于提高粘接强度。反之，当胶粘剂对被粘材料浸润不良时（θ>90°）,表面的粗糙化就不利于粘接强度的提高。

2.表面处理:
        粘接前的表面处理是粘接成功的关键，其目的是能获得牢固耐久的接头。由于被粘材料存在氧化层（如锈蚀）、镀铬层、磷化层、脱模剂等形成的“弱边界层”，被粘物的表面处理将影响粘接强度。

       例如，聚乙烯表面可用热铬酸氧化处理而改善粘接强度，加热到70-80℃时处理1-5分钟，就会得到良好的可粘接表面，这种方法适用于聚乙烯板、厚壁管等。而聚乙烯薄膜用铬酸处理时，只能在常温下进行。如在上述温度下进行，则薄膜的表面处理，采用等离子或微火焰处理。

      对天然橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶和氯丁橡胶表面用浓硫酸处理时，希望橡胶表面轻度氧化，故在涂酸后较短的时间，就要将硫酸彻底洗掉。过度的氧化反而在橡胶表面留下更多的脆弱结构，不利于粘接。

     对硫化橡胶表面局部粘接时，表面处理除去脱膜剂，不宜采用大量溶剂洗涤，以免不脱膜剂扩散到处理面上妨碍粘接。

     铝及铝合金的表面处理，希望铝表面生成氧化铝结晶，而自然氧化的铝表面是十分不规则的、相当疏松的氧化铝层，不利于粘接。所以，需要除去自然氧化铝层。但过度的氧化会在粘接接头中留下薄弱层。

3.渗透：
     已粘接的接头，受环境气氛的作用，常常被渗进一些其他低分子。例如，接头在潮湿环境或水下，水分子渗透入胶层；聚合物胶层在有机溶剂中，溶剂分子渗透入聚合物中。低分子的透入首先使胶层变形，然后进入胶层与被粘物界面。使胶层强度降低，从而导致粘接的破坏。

     渗透不仅从胶层边沿开始，对于多孔性被粘物，低分子物还可以从被粘物的空隙、毛细管或裂缝中渗透到被粘物中，进而侵入到界面上，使接头出现缺陷乃至破坏。渗透不仅会导致接头的物理性能下降，而且由于低分子物的渗透使界面发生化学变化，生成不利于粘接的锈蚀区，使粘接完全失效。

4.迁移：
       含有增塑剂被粘材料，由于这些小分子物与聚合物大分子的相容性较差，容易从聚合物表层或界面上迁移出来。迁移出的小分子若聚集在界面上就会妨碍胶粘剂与被粘材料的粘接，造成粘接失效。

5.压力：
       在粘接时，向粘接面施以压力，使胶粘剂更容易充满被粘体表面上的坑洞，甚至流入深孔和毛细管中，减少粘接缺陷。对于粘度较小的胶粘剂，加压时会过度地流淌，造成缺胶。因此，应待粘度较大时再施加压力，也促使被粘体表面上的气体逸出，减少粘接区的气孔。

      对于较稠的或固体的胶粘剂，在粘接时施加压力是必不可少的手段。在这种情况下，常常需要适当地升高温度，以降低胶粘剂的稠度或使胶粘剂液化。例如，绝缘层压板的制造、飞机旋翼的成型都是在加热加压下进行。

      为了获得较高的粘接强度，对不同的胶粘剂应考虑施以不同的压力。一般对固体或高粘度的胶粘剂施高的压力，而对低粘度的胶粘剂施低的压力。

6.胶层厚度：
      较厚的胶层易产生气泡、缺陷和早期断裂，因此应使胶层尽可能薄一些，以获得较高的粘接强度。另外，厚胶层在受热后的热膨胀在界面区所造成的热应力也较大，更容易引起接头破坏。

7.负荷应力:
        在实际的接头上作用的应力是复杂的，包括剪切应力、剥离应力和交变应力。

（1） 切应力：由于偏心的张力作用，在粘接端头出现应力集中，除剪切力外，还存在着与界面方向一致的拉伸力和与界面方向垂直的撕裂力。此时，接头在剪切应力作用下，被粘物的厚度越大，接头的强度则越大。

（2） 剥离应力：被粘物为软质材料时，将发生剥离应力的作用。这时，在界面上有拉伸应力和剪切应力作用，力集中于胶粘剂与被粘物的粘接界面上，因此接头很容易破坏。由于剥离应力的破坏性很大，在设计时尽量避免采用会产生剥离应力的接头方式。

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