1 胶接基础教学教材.ppt

(2) 由Dupre胶接功的方程式来判断润湿 Wa =γSV + γLV - γSL （2） 式中Wa为胶接功，是表征胶接性能的热力学参数。 一般Wa值越大，胶接力也越大，润湿性越好。因为γSV 、γLV 两种表面张力测试麻烦，将式( 1 )代入式( 2 )中得： Wa = γLV(1 + cosθ) 此式称为Young-Dupre‘方程，θ越小，Wa越大。 (3)用铺展系数来判断润湿 铺展系数为： S =γSV - γSL -γLV 当S = 0，表示可能发生液体在固体表面上自动铺展，即能润湿； S 0，必然发生铺展，即润湿性好； S 0，不能铺展，即不润湿。 由此可知，θ值尽可能小，Wa 和S尽可能大，则胶黏剂对被粘物的润湿性好，有利于提高胶接强度。 Zisman将固体表面分为高能表面和低能表面。凡表面能200mN／m2为高能表面，金属、金属氧化物和无机化合物的表面，都是高能表面；表面能100mN／m2为低能表面，有机化合物、聚合物和水都属低能表面。高能表面的临界表面张力γc 胶黏剂的γLV ，容易铺展润湿；低能表面的γc 一般胶黏剂的γLV ，所以不易铺展润湿。 临界表面张力γc较大的被粘物，选择比被粘物γc小的胶黏剂比较容易，有较多的胶黏剂品种可供选择。但γc 越小，则越不容易选择能有效润湿的胶黏剂。例如，聚四氟乙烯(PTFE)的γc只有19mN／m，很不容易找到表面张力比这还小的胶黏剂，所以PTFE具有难粘的特性，利用这一特性，将PTFE热喷涂于锅面，就可以制成不粘锅。 要想粘接PTFE，只有利用钠-萘溶液进行化学处理或利用低温等离子体进行处理使表面改性，才能进行粘接。 1.3.3 界面扩散 胶黏剂分子或分子链段与处于熔融或表面溶胀状态的被粘聚合物表面接触时，分子之间会产生相互跨越界面的扩散，界面会变成模糊的弥散状，两种分子也可能产生互穿的缠绕。这时，虽然分子间只有色散力的相互作用，也有可能达到相当高的胶接强度。 若胶黏剂与高分子材料被粘物的相容性不好，或润湿性不良，则胶黏剂分子因受到斥力作用，链段不可能发生深度扩散，只在浅层有少许扩散，这时界面的轮廓显得分明。只靠分子色散力的吸引作用结合的界面，在外力作用下，容易发生滑动，所以胶接强度不会很高。 利用胶黏剂粘接金属，由于金属分子是以金属键紧密结合起来的，分子的位置固定不变，而且金属分子排列规整，有序性高，大多数能生成晶体构造，密度大而结构致密，不但金属分子不能发生扩散作用，就是胶黏剂的分子也不可能扩散到金属相里面去。所以，胶黏剂粘接金属形成的界面是很清晰的。 若对金属表面进行改性，除去松散的氧化层、污染层，并使之生成疏松多孔状表面，或增加表面的粗糙度，会有利于胶黏剂分子的扩散、渗透或相互咬合，有可能提高胶接强度。另外，选择强极性的或能与金属表面产生化学键的胶黏剂，也能提高胶接强度。借助偶联剂的作用，也是提高胶接强度的有效方法。 1.3.4 形成胶接键 利用胶黏剂粘接被粘物，最终的目的是形成具有一定强度能满足使用要求的胶接接头。润湿和扩散是胶接过程中出现的现象，其质量直接影响胶接键的强度。 胶黏剂润湿被粘物并发生扩散，在界面上两种分子间产生相互作用，当分子间的距离达到分子作用半径的0.5nm以下时，会生成物理吸附键，即次价键。如表面发生化学吸咐，则生成化学键。 当胶黏剂固化或硬化后，生成的胶接键即被固定下来而保有强度。要获得高强度的胶接接头，首先必要的条件是在界面处要能建立分子级的紧密接触，分子的距离一般应小于0.5nm。否则界面作用力太小，不能承受稍大的应力。 其次，胶黏剂与被粘物界面上，最好能通过分子的扩散作用，形成分子间的缠结，这有利于提高强度。为提高胶接强度，还必须掌握影响强度的一系列因素，并加以控制。 1.4 影 响 胶 接 作 用 的 因 素 1.4.1 胶黏剂的作用 绝大多数固体表面，从微观的尺度来看，是凹凸不平的，将这样的表面迭合起来，只有很小的点面能相互接触，大部分的表面都不能接触。因此分子的总吸引力很小，很容易被分开。胶黏剂作用的目的之一，就在于可将不规则的粗糙表面填补起来，使两个接触不良的表面，通过胶黏剂产生高度的分子接触，提高胶接强度。 在开始施加胶黏剂的时候，胶黏剂应当