橡膠粘合劑影響粘合強度的因素

     粘合接頭的機械強度取決于兩方面的因素一是被粘合材料界面之間的粘附力,這與被粘材料表面的性質(zhì)和狀態(tài)有關(guān);二是被粘材料(包括膠粘劑本身)的內(nèi)聚力,這與被粘材料(膠粘劑)自身的分子間的作用力有關(guān)。凡是影響粘附力和內(nèi)聚力的因素都會直接影響粘合強度,其中任何一種力的喪失都將導致粘合接頭的破壞。粘合接頭的破壞形式有三種:粘附破壞、內(nèi)聚破壞和混合破壞。當內(nèi)聚力大于粘附力時,發(fā)生粘附破壞;如果內(nèi)聚力于粘附力便發(fā)生內(nèi)聚破壞。這兩種破壞現(xiàn)象在實際應用中都應該加以克服,在盡力提粘附力和內(nèi)聚力的前提下,使得這兩種大小相當,趨于均衡,可獲得最佳粘合強度,此時已有部分粘附破壞又有部分內(nèi)聚破壞即為混合破壞。影響粘附力和內(nèi)聚力的因素主要有如下幾個方面。

1、分子量

    高分子化合物的分子量低、粘度小、流動性好,有利于浸潤,其粘附性雖好,但內(nèi)聚力低,最終的粘合強度不高;分子量大,膠層內(nèi)聚力高,但粘度增大,不利于浸潤。因此,對每一類高分子化合物,只有分子量在一定范圍內(nèi)才能既有良好的粘附力,又有較大的內(nèi)聚力,以保證粘合接頭具有較好的粘合強度。

2、極性

     高分子化合物分子中含有極性基團,有利于對極性高分子化合物的粘合。對于非極性高分子化合物與極性高分子化合物,一般粘合強度不高。這是由于非極性高分子化合物的表面能低,不易再與極性高分子化合物形成低能結(jié)合,故浸潤不好,不能很好粘合非極性高分子化合物與非極性高分子化合物之間就能產(chǎn)生良好的粘合,由此可見,結(jié)構(gòu)相似互容性較好,有利于擴散,容易粘合得牢固。

3、空間結(jié)構(gòu)

      高分子化合物分子主鏈上常常有側(cè)鏈,構(gòu)成了空間結(jié)構(gòu)。在空間結(jié)構(gòu)中,側(cè)鏈的種類對粘合強度有較大影響。以聚乙烯醇縮醛類膠粘劑為例,縮丁醛與縮甲醛相比,縮丁醛的側(cè)鏈長,鏈的柔順性好,浸潤性和粘附性較好,但是由于縮丁醛的側(cè)鏈較長,易于熱分解所以耐熱性差。縮甲醛的側(cè)鏈短,在常溫下粘合強度較高,耐熱性較好,但膠層的韌性、浸潤性和粘附性都較差。如果側(cè)鏈含有苯基等,由于空間位阻大,分子鏈的柔性就下降,妨礙分子鏈運動,不利于浸潤和粘附。例如,丁苯橡膠粘合賽璐玢時,當共聚物中的苯乙烯含量增加時,則剝離強度下降,破壞形式為粘附破壞。

4、補強和硫化

     通過補強和硫化可顯著提高高分子材料的內(nèi)聚力,在實際應用中非常普遍。如橡膠與各種材料的粘合中,由于橡膠是線型的,其內(nèi)力主要取決于分子間的作用力,分子間易于滑動,所以它可溶可熔,因而表現(xiàn)出的耐熱、耐溶劑性及粘合強度均不理想。為了克服上述的缺點,配方中都需要加入補強劑(如炭黑等)和硫化劑(硫黃等)進行補強和硫化,以達到定的內(nèi)聚力。通常,內(nèi)聚力是隨補強劑的用量增加和硫化交聯(lián)密度的增加而增加,如果補強劑用量過大,交聯(lián)密度太高,致使橡膠剛性過大,發(fā)硬、變脆,其粘合強度反而下降。

   5、被粘表面的處理

      被粘合材料的表面是否清潔、有無活性是粘附牢固與否的關(guān)鍵。由于被粘材料在加工、運輸和存放過程中,不可避免地會產(chǎn)生銹、氧化,粘上油污、吸附灰塵及其他雜物,這些物質(zhì)直接影響粘附力,所以在粘合過程中應根據(jù)粘合材料的性質(zhì)首先進行表面的清洗處理,常用的方法有溶劑清洗、砂布打磨、噴砂和化學處理等,經(jīng)過適當?shù)谋砻嫣幚砗罂娠@著提高粘合接頭的強度、耐久性和疲勞壽命,在輪胎、膠帶、膠管、減震制品和膠輥等生產(chǎn)中,非橡膠骨架材料均需進行嚴格的處理,以提高粘合強度,確保制品質(zhì)量。

6、粘合過程中的工藝因素

  粘合過程中的操作工藝,如涂膠、晾置、固化溫度和壓力等也很重要,有時工藝掌握得不好,會導致粘合強度大幅度下降,嚴重的甚至可能使粘合接頭失敗。因此粘合工藝需在粘合前通過試驗進行決定。