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§2.5 粘接强度及其影响因素
2.弱界面层 粘接力来源于分子间力的情况下，胶液和被 粘物中相容性差的杂质，会向界面迁移，当杂质 层与被粘物和胶层的吸附力不同时，便会形成弱 界面层。 通常添加偶联剂等可以消除弱界面层。 3．内应力 1）应力：单位截面上附加的力，称为应力。 2）内应力：胶接部位在未受到外力作用时，内 部所具有的应力，称内应力。
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§2.4 胶粘剂的固化
注意： 1 ）固化中防止出现凝胶化现象，凝胶化急剧放 热，破坏胶层形成，使粘接失败。 出现凝胶化现象的原因： a.固化剂过量，b.局部固化剂不均匀。 2 ）固化温度的控制：严格按设定固化温度进行， 高温固化的胶种最好采用程序升温固化，防止溢 流、分层（高温条件下固化，有挥发性小分子生 成的胶种，要施压粘接固化；不产生小分子的胶 种，仅施接触压力粘接固化）。
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§2.5 粘接强度及其影响因素
3 ）蠕变、应力松弛与粘接强度：易产生蠕变 和应力松弛的基料，会降低粘接强度，但适当 的蠕变和应力松弛可防止胶层应力开裂，对粘 接有利。
二.影响粘接强度的物理因素
1．粗糙度和表面形态 被粘材料表面洁净，粗糙度大，可增大粘接 面积，提高机械粘接力而增大粘接强度。 但若胶对材料的润湿不好（润湿角≥90。），凹 凸处润湿不均匀，粘接面积变小，故粗糙度大 对粘接不利。
●
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§2.5 粘接强度及其影响因素
1. 线型非晶态高聚物的物理状态
Tg—玻动化温度
Tf—粘流化温度
图. 线型非晶态高聚物的形变温度曲线
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§2.5 粘接强度及其影响因素
上图直观地反映了基料在一定温度下所处的 物理状态及其力学性能。 故选用胶粘剂基料时，要注意基料的物理 状态应与胶粘剂的使用条件一致。 ●例：通常胶粘剂基料在室温下或在使用温度 范围应处于玻璃态：即Tg应高于室温或使用温 度。 但对热熔胶，其Tg不能太高，否则施胶不 方便。Tg太高的热熔胶可以加入增塑剂或调节 分子量进行调整
三.胶粘剂基料的化学结构与粘接强
1.极性与内聚能密度（CED） 1）粘结材料破坏类型：内聚破坏、混合破坏、 材料破坏和界面破坏。 好的粘接应为内聚破坏、混合破坏或材料破 坏。 2 ）基料的极性与粘接强度：基料极性大，对 极性表面，粘接强度大，但对非极性表面粘接 力小。
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§2.5 粘接强度及其影响因素
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§2.2 润湿和粘接理论
2.表面现象基本原理： 液体在固体表面湿润达到热力 学平衡时，存在下列关系：
●
sl
l
θ
s
l 越小，则θ角越小，越易湿润， 显然： s 越大， 既张力小的液体物质可很好的湿润表面张力大的 物质，反之不行。如油水的铺展。
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§2.2 润湿和粘接理论
注意：以上几种力的产生是具有条件的，即力 场的范围不超过1nm，作用力最强范围为0.3~ 0.5nm。故要求粘接点密度高，润湿好。
●
四、粘接过程的界面化学
1.形成良好粘接的先决条件： ①胶液与被粘材料表面可形成良好的润湿。 ②粘合剂必须具有流动性以便充分接触和渗透； ③胶层有一定内聚强度，液态胶内聚强度接近 0 ， 必须固化形成粘接； 故良好粘接作用的形成：润湿是前提，流变、扩 散是重要过程，渗透是有益作用，成键是关键。
一．固体表面的形态特征
1、固体表面的粗糙性
2、固体表面的多孔性 3、固体表面的吸附性和复杂性 4、固体表面的缺陷性
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§2.1 被粘物表面特征及表面处理要求 二．被粘物表面的处理要求
1、净化被粘物表面——物理机械法 机械处理： 洗涤： 2、改变被粘物表面物理化学性质——化学法 金属的表面活化： 高分子材料的表面活化：
●
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§2.4 胶粘剂的固化
3 ）固化剂用量要严格控制：一般按化学计量 略过量（5%）。 4）固化速度的控制： ●使用混合固化剂， ●催化固化； ● 使用氧化还原引发体系，降低固化温度，提 高固化速度。
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§2.5 粘接强度及其影响因素
粘接强度：单位粘接面承受的粘接力。 ● 粘接强度包括胶层的内聚强度和粘接强度及材 料自身强度。 ● 粘接强度的大小与胶粘剂的组成、基料的结构 与性质、被粘物的性质及粘接工艺有关。最终强 度取决于三者中最弱者。 一．基料的物理力学性能 以非晶态线型高聚物为例讨论。
§2.3 被粘物表面处理方法
碱液除油清洗剂配方：
配方 钢铁 铜及其合金 铝及其合金 氢氧化钠：50-60g/L — — 碳酸钠： 50-60g/L 10-20g/L — 磷酸钠： 86-100g/L 10-20g/L 10-30g/L 硅酸钠： 10-15 g/L 25g/L 3-5g/L OP乳化剂： — 2-3g/L 2-3g/L 处理条件：80℃/30min
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§2.4 胶粘剂的固化
3.乳液型胶粘剂的固化 ● 利用水的吸除与挥发固化，类似于溶液型胶 粘剂的固化。 ● 注意：施胶时环境温度要高于其最低成膜温 度。 4.反应型胶粘剂的固化 ● 利用加入固化剂、引发剂、催化剂或利用物 理方法（如：光敏化、光热辐射）而使胶基料 中的活性基团发生化学交链而固化。
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§2.2 润湿和粘接理论
3．机械作用力 ● 基于摩擦理论：对表面粗糙，多孔性材料的 粘接，常可产生较大的机械作用力（摩擦力） 而形成粘接。 ● 机械力对非极性多孔材料的粘接起决定性作 用。 4．界面静电吸引力 ●基于静电理论：具有供电子体与受电子体性 质的两种物质相接触，可形成双电层而产生界 面静电吸引力（较弱）。
0o 铺展 s sl s sl l cos cos 0 90o 湿润 l 90o 不湿润
§2.2 润湿和粘接理论
通常金属、玻璃、陶瓷、（木材）等无机
物表面张力很大，容易被胶粘剂湿润，粘接容
易。但当其表面被油污染后，表面张力变小， 湿润变差，常使粘接失败，这就是涂胶前进行 脱脂处理的原因。
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§2.5 粘接强度及其影响因素
（2）基料高聚物平均分子量一定，则： 体系内低聚物多，基料强度低，常发生内聚 破坏；
●
体系内高分子聚合物多，基料强度高，易发 生界面破坏；
●
●
界于二者之间的情况，易发生混合破坏。
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§2.5 粘接强度及其影响因素
3.主链与侧链结构
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70℃/30min
50℃/10min
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§2.3 被粘物表面处理方法
3、超声波除油 适合结构复杂的构件。 三、除锈 1、机械法：
2、化学法： 硫酸+缓蚀剂（硫脲、联苯胺、食盐等） 盐酸+缓蚀剂（六次甲基次胺、甲醛等）
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§2.3 被粘物表面处理方法
四、表面化学处理 1、金属的表面活化或钝化 2、难粘材料的表面活化 PE/PP: 配方：重铬酸钾（5份）+ 浓硫酸（60份）+水（3份） 处理条件：60-70℃/10-20min PTFE: 配方：
1）主链结构：直接决定胶层的刚柔性 ● 由单键组成的主链柔性大，胶层抗冲击性能 好； ● 若主链中含有芳环、芳杂环等不易内旋转的 结构，则胶层柔性小，刚性大，粘接性能和抗 冲击性较差，但耐热性好； ● 主链既含有柔性结构又有刚性结构，则综合 性能优良。
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§2.5 粘接强度及其影响因素
4.胶层厚度 在胶层均匀的条件下，胶层厚度减少，粘接 强度升高，胶层越厚，固化后收缩量越大，内 应力越大，不利于粘接；但也不能太薄，一般 厚度应为 0.08—0.15mm；无机胶层应为 0.1 — 0.2mm。
5.使用时间
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§2.5 粘接强度及其影响因素
金属钠 （23g） + 精萘 （128g） + 四氢呋喃（1000ml）
处理条件：室温 ，1-5min。
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§2.4 胶粘剂的固化
1.热熔胶的固化 ● 冷却→固化→形成粘结 ● 注意：（1）使用温度要低于热熔胶的Tg. （2）要严格控制熔融温度（确保充分润湿）和凉 置时间（速度：不能冷却太快而影响结晶，使F下 降） 2.溶液型胶粘剂的固化 ● 利用溶液的挥发固化. ● 注意： 1）挥发速度的控制 2）施工安全：防火灾，防中毒。
§2.2 润湿和粘接理论
2．分子间作用力（又称次价力） ● 基于吸附理论和扩散理论： ①界面上发生吸附作用而产生分子间力。 ②分子或分子链的扩散而形成粘接力（自粘接 作用）。 ● 分子间作用力包括取向力，诱导力，色散力 和氢键。 ● 胶粘剂固化后这种次价力作用很大，而且普 遍存在，是粘接力的重要组成部分 。
选修课
多媒体课件
粘
接
主讲：赵 鑫
剂
苏州科技学院
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第二章 粘接原理与粘接技术
本章主要内容
§2.1 被粘物表面特征及表面要求
§2.2 润湿和粘接理论
§2.3 被粘物表面处理方法
§2.4 胶粘剂的固化
§2.5 粘接强度及其影响因素 §2.6 粘接接头的设计
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§2.1 被粘物表面特征及表面处理要求
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§2.5 粘接强度及其影响因素
收缩应力（因固化收缩而产生，具有永久性） 内应力 热应力（热膨胀系数不同而产生，具有暂时性） 3）内应力的危害：内应力会降低粘接强度。 4）消除内应力的方法： a.加入易蠕变的基料； b.程序升温固化； c.加填料：如金属粉，可减小热膨系数； d.调节热膨胀系数。