粘接物表面處理方法淺談

朱俊杰 陳炳耀 李軍

摘 要：本文主要從表面清理、脫脂除油、除銹粗化、化學處理、等離子體處理、偶聯劑處理、保護處理、輻射接枝這幾個方面對粘接物表面的處理方法進行了詳細的闡述。

關鍵詞：表面清理、脫脂除油、除銹粗化、化學處理；等離子體處理；偶聯劑處理；保護處理；輻射接枝

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.12.007

0 引言

表面處理的具體方法包括表面清潔，去油，除銹，干燥，化學處理和保護處理。對于正常使用，可以不進行化學處理，并且可以根據情況進行保護處理。根據被粘物表面的結構狀態，粘合劑的類型，強度要求和使用環境，確定用于表面處理的具體方法，可以是一種，兩種或幾種方法相結合。

1 表面清理

對于要首先清潔的表面，可以使用水，刷子，棉紗，干布，壓縮空氣等來初步去除污垢，灰塵，沙子，油和其他污染物。超聲波清潔適用于小型復雜零件。含有舊涂料的表面可以通過機械方法，噴燈火焰法，堿液清洗法或溶劑法除去。

2 脫脂除油

脫脂就是去除被粘物表面的油污。通常用堿溶液或有機溶劑等化學品處理。脫脂優選在去除粗糙之前進行，免得在拋光到粗糙的凹槽之后不容易除去油，并且嚴重影響粘合效果。

常用的除油方法包括溶劑脫脂，堿液脫脂和電化學脫脂。

2.1 溶劑除油

皂化油和非皂化油都很好地溶于有機溶劑中，因此它們可以用溶劑脫脂。它具有速度快，簡單方便，基本無腐蝕的特點。溶劑脫脂通常用揮發性有機溶劑，例如丙酮，甲基乙基酮，三氯乙烯，乙酸乙酯，無水乙醇，溶劑汽油，四氯化碳等。有時使用混合溶劑更佳。脫脂溶劑的量不宜過大，表面在揮發后迅速冷卻，使空氣中的水分凝結在表面，形成水膜，影響粘合劑的潤濕，所用溶劑應盡可能不含水分，最好是化學品級。

2.2 堿液除油

堿性脫脂也稱為化學脫脂，即利用堿液和油發生皂化來達到去除油的目的。因此，它只能用于去除動物油和植物油，不適合去除礦物油。通常，可以用稀堿溶液處理，例如氫氧化鈉，碳酸鈉，硅酸鈉，磷酸三鈉和乳化劑。堿液應該有足夠的濃度。但是，如果氫氧化鈉的濃度太大，則鋼的表面將具有棕色氧化膜，并且皂化油在堿溶液中的溶解度將降低。提高溫度有利于皂化和乳化，脫脂操作溫度通常為80至100℃。

2.3 乳液除油

乳液的脫脂可以在室溫下進行，并且比堿液的脫脂更有效。乳化作用可以除去在有機溶劑中的油，并且在水中除去水溶性污染物。乳化脫脂是一種更好的脫脂方法，沒有火災和中毒的風險。乳化脫脂劑的主要成分是有機溶劑，乳化劑，混合溶劑和表面活性劑。

2.4 電化除油

在堿性電解液中，油和堿液的表面張力降低，導致油膜破裂。由于極化，金屬和堿液之間的表面張力顯著降低，使得電極之間的接觸面積迅速增加，并且附著在金屬表面上的油被擠壓，迫使油膜破裂成小的油珠，在電極表面上產生的氫氣或氧氣泡保留在小油珠上。電化除油效率高、效果好。

3 除銹粗化

由氧氣，濕氣和其他介質引起的空氣中金屬材料的腐蝕或變色稱為生銹，腐蝕產物通常稱為“銹”。通常，高溫下空氣對金屬的侵蝕稱為氧化，氧化產物稱為“氧化皮”。腐蝕和結垢阻礙了粘合劑對基材的潤濕，需要將其除去以暴露基材的新鮮表面。為了增加粘合面積并增加粘合強度，通常要求表面具有適當的粗糙度。對于金屬材料，粗糙化的目的通常在除銹的同時實現。除銹方法是手工，機械和化學三個方面。

3.1 手工法

手動除銹主要通過人力和簡單的工具完成。通過摩擦，刮擦，研磨，刷涂等除去金屬表面的腐蝕，并獲得適當的粗糙度。這些方法是最簡單和最常見的，但它們具有差的工作條件和低效率，并且僅適用于粘合強度不太高或作為預處理的情況。

3.2 機械法

機械方法是使用某種機械設備和工具來去除金屬表面上的銹。這些機器包括便攜式鋼板除銹機，電動砂輪，氣動刷，電刷，除垢槍，噴砂機等。通過摩擦和噴涂金屬表面進行除銹。

3.3 化學法

化學除垢是使用化學方法來溶解生銹的金屬表面的銹。尤其適合無噴砂設備條件的場合。

4 化學處理

化學處理是在諸如酸或堿的溶液中處理被粘物，并通過化學反應活化或鈍化表面。化學鍵合的鍵可以大大提高鍵合強度和耐久性，并且適合于鍵合性能相對高的情況。化學處理過程相對而言很麻煩，在除油、除銹、粗化后，還需多次沖洗，最后還要鈍化、干燥等。

5 等離子體處理

等離子體化學反應的主要特征是反應僅發生在固體材料的表面上，基本上不在材料內部發生反應。因此，將該性質應用于聚合物材料的表面改性具有重要的現實意義。

等離子體處理是改善材料表面潤濕性和粘附性的有效方法。具體方法是在通過高壓電將稀有氣體激發成等離子體狀態的環境下，在被粘物表面上進行化學反應。使表面產生反應性基團或交聯，從而改善表面能并改善粘合性能。

6 偶聯劑處理

使用偶聯劑進行表面處理比化學處理更簡單，更安全，但其效果與化學處理相反。可以在被粘物和粘合劑之間形成化學鍵，并顯著提高粘合強度，耐水性，耐熱性等。

必須首先將偶聯劑的表面處理配制成一定濃度的水或非水溶液，施加到脫脂和失去光澤的表面上，干燥然后施膠。偶聯劑溶液放置時間過長，或者沉淀出白色沉淀物則會失效，必須在幾小時內使用完。

7 保護處理

像金屬，陶瓷，玻璃等高能表面被粘物，易于吸收水和氣體，再次污染，并影響粘合劑的潤濕性。在粘合之前可以立即涂上底漆，可以達到密封，保護和延長儲存的時間。所謂的底漆是在涂膠之前施加到被粘物表面的一種膠，以改善粘合性能。底漆基本上是與所用粘合劑相同或相似的聚合物的稀釋溶液，其本身與重涂的粘合劑良好粘合。

常用的底漆是酚醛樹脂，環氧樹脂，聚氨酯等。

8 輻射接枝

輻射接枝處理方法是聚合物鍵合的材料在某些單體存在下用鈷（60Co）源或電子加速的β射線接枝。使表面接枝上能促進粘合的聚合物。

9 結語

上述幾種表面處理方法，除了表面清理不可缺少之外，其他一些方法則根據要求和需要確定，可以是兩種也可以是幾種方法聯合采用。

由上不難看出，表面處理是相當麻煩與費時的工作，但它卻是粘接極為重要的環節，一定要給予足夠的重視，不可馬虎大意，要認真仔細地進行工作，表面處理對于粘接就好像蓋大樓應打好地基一樣重要。

參考文獻：

[1]李子東，李廣宇，于敏.現代膠粘技術手冊[M].北京：新時代出版社，2002.

作者簡介：朱俊杰（1993-），男，湖北仙桃人，本科，主要從事膠粘劑研究工作。