粘接的強化措施

朱俊杰 陳炳耀 李軍

摘 要：本文主要從機械加固、粘貼玻璃布增強、防止剝離、防止分層、改變接頭的幾何形狀、消除內應力、表面進行化學處理、偶聯劑處理、加熱固化、纏繞纖維增強這些方面闡述了粘接的強化措施。

關鍵詞：機械加固;膠粘劑;粘接強化措施

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.17.015

0 引言

雖然粘接技術具有獨特的性能，可以簡化工藝并解決關鍵問題，但有時它不能滿足強度要求。為了更耐用，必須采取加強措施。

粘接的強化措施是增加結合面積，改善應力，承受部分負荷，減少薄弱環節，防止腐蝕泄漏，從而大大提高強度和耐久性。

1 機械加固和粘貼玻璃布增強

機械加固基本上是粘合和機械連接的組合，即混合連接。它可以使關節具有更高的可靠性，并且可以在培養優勢和避免弱點方面發揮作用。

機械加固是最常見、最有效的方法，包括嵌波浪鍵，金屬扣，鋼板加固，螺釘，鉚接，點焊，嵌入式燕尾鍵等。

在待處理的表面上施加一層玻璃纖維布可以增加粘合面積。提高粘接力，防止膠水流失，保證橡膠層厚度，減少內應力，吸收沖擊能量。剪切強度，剝離強度，沖擊強度，疲勞強度和耐久性大大提高，并且粘合性能得到顯著改善。

待粘結的玻璃布層的面積和厚度應根據實際情況確定，一般為1至3層。層數太大，會導致堅硬和厚，易剝落而且不經濟。

所用的玻璃布應為無堿，無蠟，無瑕疵的玻璃布，厚度為0.05至0.15毫米。

2 防止剝離和防止分層

如果其中一個被粘物是柔軟的，則粘合劑層容易受到剝離力。典型的粘接接頭剝離力特別敏感，例如平面對接，特別是在端部附近。如果受到橫向剝離力，則容易脫離并導致整個粘接縫斷裂。剝離通常從橡膠層的邊緣開始，因此可以通過端部加寬，變薄，斜切，卷曲，包角和鉚接來避免。

防止剝落損壞的最簡單方法是制作薄鋼板或鐵皮的夾子。它粘在膠層邊緣，可以有效防止剝離損壞。

粘合膠合板，纖維板，FRP，石棉板和其他層壓板應防止材料在應力后分層。如果平坦層被研磨并且表面層受到剪切應力，則材料的內部將首先被分層。因此，為了獲得牢固的結合，應該使用斜接接頭來縱向施力以避免層之間的分層。

3 改變接頭的幾何形狀和消除內應力

改變接頭的幾何形狀可以大大提高粘接強度。對于平搭接，可以采取如下一些措施：

（1）將搭接接頭的末端切成斜面形狀。（2）去除接頭末端的一部分材料，以降低剛性。（3）將薄的柔性層，例如玻璃布，粘在中間。（4）在彎曲處粘接貼板。（5）使接頭末端彎曲。（6）接頭末端內部削成斜角。

內應力對粘接性能有重要影響，內應力如果大，粘接強度就會小;內應力如果小，粘接強度就大。因此，應該努力消除或減少內部應力。

（1）采用零膨脹粘接技術。在20世紀70年代，據報道，當使用各種溶脹單體與樹脂共聚時，由于溶脹單體，在聚合反應中發生化學鍵變化。總體效果就是聚合物體積擴大。具有零膨脹特性的新型粘合劑可以在沒有內部應力的情況下進行粘接。

（2）降低固化反應活性。固化反應產生的放熱溫度越低，內應力越小。固化溫度不宜過高，應采用最低的初始反應溫度。延長凝膠時間，使分子不會移動太多，以避免過度收縮和增加內應力。凝膠化后加熱固化，應采用逐步加熱方法。

（3）在粘合劑中加入活性增韌劑。添加具有反應性基團的長鏈脂肪增韌劑在固化體結構中形成長鏈韌性橋鍵，這提高了韌性和伸長率并降低了彈性模量。上述韌性系統可以有效地傳遞固化應力和熱應力，從而使內應力分布均勻分散，從而達到降低內應力的目的。

（4）加人無機粉末填料。向粘合劑中加入適量的無機粉末填料可降低熱膨脹系數、固化收縮率和放熱溫度，這可降低內應力。當受到應力時，含有填料的固化產物均勻地轉移到填料顆粒的表面。由于填料占據了大部分應力，因此可以均勻地分布應力。粉末填料取代了大部分樹脂，從而可以有效地減少固化后的收縮，并減少內應力。

（5）固化后緩慢冷卻。加熱凝固后不適宜冷卻太快，應使大量大分子結構緩慢冷卻和收縮，這是降低內應力的重要技術措施。

（6）后固化。后固化可有效消除內應力。

4 表面進行化學處理和偶聯劑處理

對于金屬的結構鍵合，化學處理后的鍵合強度大大提高。化學處理是指在金屬表面脫脂后，在一定條件下與酸堿溶液接觸，通過化學反應在金屬表面上形成難溶于水的非金屬膜?？梢源蟠筇岣哒澈蟿Ρ砻娴恼掣叫裕瑥亩蟠筇岣哒澈蠌姸?。具有高性能要求的粘合應盡可能進行化學表面處理。

用偶聯劑處理待粘接表面是加強粘接的有效方法，操作方便，用量少，效果明顯。用于表面處理的偶聯劑是非水溶液（通常為乙醇），用量1%至2%。涂布后，應在室溫下干燥，然后在80～100℃下干燥半小時。

5 加熱固化和纏繞纖維增強

為了獲得更高的粘合強度，通常需要熱固化，并且強度可以增加50%至100%，這也是粘合增強的良好方法。熱固化有利于大分子的進一步擴散，滲透和纏結，使化學反應更完全，增加固化和交聯度，并減少蠕變，這可以增加粘合強度。

對于諸如管或桿的圓形粘合接頭，可以使用橡膠纏繞的纖維。

6 結語

粘接的強化措施是增加結合面積，改善應力，承受部分負荷，減少薄弱環節，防止腐蝕泄漏，從而大大提高結合強度和耐久性。加強粘接具有重要意義，是滿足高性能特殊要求所不可或缺的。加強措施包括機械加固，粘接玻璃布，防止剝落，消除內部應力，更換關節的幾何形狀，纏繞纖維增強，表面化學處理，用偶聯劑進行表面處理，熱固化等。在實踐中實際使用哪種方法是一種方法或幾種方法的組合，具體取決于實際情況和要求。

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.