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發(fā)布時間:2018-07-05 03:32:09點擊量:396
合理的粘接體系在受力破壞時大多數(shù)呈現(xiàn)內(nèi)聚破壞和混合破壞,膠黏刑的粘接強(qiáng)度在很大程度上取決于膠層的內(nèi)聚力,而其內(nèi)聚力是與黏料的化學(xué)結(jié)構(gòu)密切相關(guān)的。
(1)極性與內(nèi)聚能密度
分子的極性大小可用內(nèi)聚能密度(CED)反映出來。內(nèi)聚能密度大的分子其極性也大。低分子物的CED可通過測定其蒸發(fā)能來求得高分子物的CED為分子中個基團(tuán)的CED之和。
對于高表面能的被粘物來說,膠黏劑的極性越強(qiáng),其粘接強(qiáng)度越大。對于低表面能的被粘物來說,膠黏劑極性增大往往導(dǎo)致粘接體系的濕潤性變差而使粘接強(qiáng)度降低。另外,膠黏劑極性增大還會使膠層的耐熱性提高,耐水性下降,膠液的黏度增大。
(2)分子量與分子量分布
聚合物的分子量對聚合物的-系列性能起著決定性的作用。一般來說分子量小,有利于膠黏劑對被粘物的浸潤,有利于粘接,但分子量太低,內(nèi)聚強(qiáng)度低,不利于粘接。對于用直鏈聚合物黏料構(gòu)成的膠黏劑,在發(fā)生內(nèi)聚破壞的情況下,粘接強(qiáng)度隨分子量升高而增大,升高到一定范圍后逐漸趨向一個定值。在發(fā)生多種形式破壞時,從表1-3與表1-4可以看出,分子量較低的一般發(fā)生內(nèi)聚破壞,隨分子量增加粘接強(qiáng)度增大,并趨向一個定值。當(dāng)分子暈增大到使膠層的內(nèi)聚力與界面的粘接力相等時,開始發(fā)生混合破壞。分子量繼續(xù)增大,由于膠液的浸潤能力下降,粘接體系發(fā)生界面破壞而使粘接強(qiáng)度顯著降低。也就是說黏料聚合物的分子量與膠層的內(nèi)聚強(qiáng)度、膠液對被粘物面浸潤性能密切相關(guān),從而嚴(yán)重影響粘接體系的粘接強(qiáng)度與接頭破壞類型。另外,從力學(xué)性能來說,分子量提高對韌性有利。
平均分子量相同(或相近)、分子量分布不同時,其粘接性能也不相同。一般來說分子量分布寬時,膠液的浸潤性好,內(nèi)聚強(qiáng)度低;分布窄時,浸潤性差,內(nèi)聚強(qiáng)度高。前者傾向于內(nèi)聚破壞,后者傾向于界面破壞。
表1-5為熱固性膠黏劑分子量影響的情況,影響情況與聚異丁烯的情況相似,但三種環(huán)氧樹脂混用(平均相對分子質(zhì)量402)可能是主要組分相對分子質(zhì)量1000的樹脂有利于膠層的內(nèi)聚強(qiáng)度與韌性,而低分子量組分有利于膠液浸潤,從而具有很好的粘接強(qiáng)度。表1-5是相對分子質(zhì)量為1535與395的聚乙烯醇縮丁醛混合制成的膠黏劑粘接硬鋁時的情況,從中可以看出低聚物中加入少量高聚物可獲得最佳的剝離強(qiáng)度。表1-5聚合度分布對粘接力的影響剛性結(jié)構(gòu),又含有極性基團(tuán),則一定具有較好的綜合物理力學(xué)性能。例如,環(huán)氧樹脂的主鏈結(jié)構(gòu)具備這些特點,因此作膠黏劑黏料寸所制得的膠種具有很好的綜合性能。
(4)側(cè)鏈結(jié)構(gòu)
膠黏劑黏料聚合物所含側(cè)鏈的種類、體積、位置和數(shù)量等對膠層的性能有重大影響?;鶊F(tuán)的極性對分子間力影響極大,極性小時分子的柔性好,極性大時分子的剛性大?;鶊F(tuán)間距離越大,柔性越好。另外在取代基為較長的脂肪鏈(如脂肪酸基團(tuán))時,這些直鏈狀的側(cè)基在一定范圍內(nèi)鏈增長,分子的柔性大,具有內(nèi)增塑作用。如果鏈太長則產(chǎn)生互相纏繞,不利于內(nèi)旋轉(zhuǎn)而使柔性與粘接力降低。
(5)交聯(lián)度
線型聚合物產(chǎn)生交聯(lián)時原來鏈間的次價力(分子間力,變成了化學(xué)鍵力,此時聚合物的各種性能都發(fā)生重大變化。在交聯(lián)度不高的情況下,鏈段運(yùn)動仍可進(jìn)行,材料仍具有較高的柔性。交聯(lián)點增多,尤其是交聯(lián)橋同時變短時,聚合物材料變硬發(fā)脆。也就是說交聯(lián)度增大,聚合物材料蠕變減少,模量提高,伸長率降低,浸潤性變差等。由于粘接體系在膠液固化前就能完成擴(kuò)散和浸潤等過程,所以通過適當(dāng)交聯(lián)來提高膠層的內(nèi)聚力可以大大提高粘接強(qiáng)度,這在以內(nèi)聚破壞為主的粘接體系中更為重要,可根據(jù)黏料的結(jié)構(gòu)特點用不同方法實施交聯(lián)。
二烯類橡膠,硅、氟橡膠等在硫化劑的存在下,均可在聚合物分子鏈上任意鏈段位置交聯(lián)。這種交聯(lián)作用形成的交聯(lián)度取決于聚合物的主鏈結(jié)構(gòu)、交聯(lián)劑的種類及數(shù)量、交聯(lián)工藝條件等。各種遙爪型聚合物可通過聚合物末端的官能基團(tuán)進(jìn)行交聯(lián)。遙爪官能基包括-COOH、-OH、-SH、-NH2及環(huán)氧基團(tuán)等,其交聯(lián)度取決于其分子量的大小。具有活性側(cè)基的黏料可通過側(cè)鏈官能基進(jìn)行交聯(lián),其交聯(lián)度取決于側(cè)基數(shù)目。某些嵌段共聚物,可通過加熱呈塑性流動而后冷卻,并通過次價鍵力形成類似于交聯(lián)點的聚集點,從而增加聚合物的內(nèi)聚力,這種方法有人稱為物理交聯(lián)。另外還可利用互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)交聯(lián)。
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