惡劣環境下金屬銘牌粘接技術應用探索

摘 ?要：在產品銘牌的裝配作業中，常常由于結構特點的限制，需要使用膠粘劑粘接固定，然而由于使用環境的苛刻，粘接后的銘牌脫落現象頻繁發生，粘接效果難以滿足使用要求，為此，筆者通過將兩種膠粘劑配合使用，實現優勢互補，解決了銘牌粘接在惡劣環境中使用的可靠性要求。

關鍵詞：膠粘劑;樂泰498膠;705硅橡膠

1 引言

早在2000多年前，古人以糯米漿與石灰制成灰漿用作城墻建造的粘接劑，到20世紀30年代人工合成膠粘劑出現，再到目前近萬余種的膠粘劑應用，膠粘劑在各行各業得到了飛速的發展，膠粘劑的應用也已覆蓋紡織、包裝、建筑、航天航空、航海、電子、汽車、機械設備、醫療衛生等各個領域，膠粘劑的實用性、可靠性、經濟性也在各行各業得到了驗證[1]。但是并沒有一種膠粘劑是萬能的，每一種膠粘劑的適用范圍是有限的，通常不同類型的膠粘劑只能適用于特定的粘接材質和要求。

在某產品的金屬銘牌裝配作業中，由于結構特點的限制，不能采用鉚接、焊接、螺釘固定等傳統的連接固定方法，因此一直以來采用膠粘的方法進行裝配固定，然而在后期的使用過程中，銘牌脫落現象卻頻繁發生。為此，通過查閱大量資料，從原理及工藝特性分析兩方面分析入手，旨在尋求完美的粘接解決方案。

2 膠粘劑分析

膠粘劑是一種靠界面作用把各種固體材料粘接在一起的物質，一般主要由膠體主劑、固化劑、溶劑、增韌劑、稀釋劑、填充劑、偶聯劑及其他助劑組成，品種繁雜，牌號甚多，不同的成分的膠粘劑粘接原理也不同，常見的粘接原理主要有機械互鎖理論、吸附理論、擴散理論、靜電理論、弱界面層理論、化學鍵理論、配位鍵理論、酸堿理論、壓敏理論等[2]。通過查閱資料，廣泛應用于金屬粘接的膠粘劑主要有：α-氰基丙烯酸酯膠、改性丙烯酸酯膠、環氧樹脂膠、硅橡膠、壓敏膠等。

2.1 α-氰基丙烯酸酯膠

α-氰基丙烯酸酯膠也稱瞬干膠，廣泛應用于金屬、橡膠、塑料、陶瓷、玻璃等材質的粘接，固化速度極快（十幾秒），強度高，使用方便，缺點是脆性大，不耐振動、沖擊，尤其是粘接的耐熱、耐水、耐侯性差，當環境濕度較大時，極易產生白化現象，導致粘接失效。

2.2 改性丙烯酸酯膠

改性丙烯酸酯膠俗稱AB膠，可用于金屬、塑料、木材、陶瓷、玻璃等材質的粘接，強度高，韌性好，耐溫（-40℃～150℃）、耐油、耐水、耐老化性能優良，缺點是膠液有刺激性氣味，AB膠調配后固化較快，需盡快完成粘接作業。改性丙烯酸酯膠不適合鍍鋅板、銅、聚四氟乙烯的粘接。

2.3 環氧樹脂膠

環氧樹脂膠是指以環氧樹脂為主體所制得的膠粘劑，可用于金屬、塑料、木材、陶瓷、玻璃等材質的粘接，一般可在-60～100°C使用，粘接力大，電氣性能優良，耐介質性好（耐酸、耐堿、耐溶劑、耐水），缺點是脆性大、不耐沖擊、耐高溫性能差，且室溫固化較慢。

2.4 硅橡膠

硅橡膠是指主鏈由硅和氧原子交替構成，硅原子上通常連有兩個有機基團的橡膠。硅橡膠耐溫性能好（一般在-60℃～200℃下仍能保持性能），彈性好耐沖擊，缺點是粘接強度較低，固化慢，常用于電子產品的密封、灌封。

2.5 壓敏膠

壓敏膠俗稱不干膠，是一種特殊類型的膠粘劑，只須輕度施壓，即可實現粘接，粘接剝離強度高，耐沖擊、振動性能好，使用方便無污染，粘接時無需固化，因此可以反復使用，缺點是耐熱、耐溶劑性、耐久性差，并且抗氧性、抗老性差，不適合有安全性要求的場合。

3 ?膠粘劑選型

通過以上分析可以看出，沒有一種膠粘劑是萬能的，在選用膠粘劑前，應當首先從使用要求出發，明確被粘材質特性、受力情況、環境情況、使用性能要求，選擇滿足要求的膠粘劑，然后結合生產的工藝性、經濟性、可靠性要求確定最佳的膠粘劑，選好膠，用對膠，才能保證膠粘劑的粘接質量。各類型的膠粘劑性能對比情況如表1所示。

結合產品銘牌的H62黃銅材質，尺寸為120×60mm，產品的使用需要達到GJB150A-2009《軍用裝備實驗室環境試驗方法》的環境要求，主要包括：高溫+70℃、低溫-55℃的貯存試驗要求，環境濕熱試驗要求，溫度沖擊試驗要求，鹽霧試驗要求，振動試驗要求等。因此，由表可以看出，可滿足使用條件的膠粘劑為硅橡膠，但是硅橡膠的固化速度較慢，通常需要24小時實現完全固化，造成生產作業周期太長，不能滿足生產要求，而且粘接強度低，也存在一定的風險。為此，我們迫切需要一種固化快、粘接強度高、耐高低溫性能好、耐沖擊、耐老化、穩定可靠的膠粘劑，但是目前又難以找到一款理想的膠粘劑。

因此，我們只好考慮另辟蹊徑，希望能夠通過將兩種或者多種膠粘劑配合使用，實現各膠粘劑之間的優勢互補，達到滿足各種環境要求下的使用需求。綜合上述分析可以看出，硅橡膠除了固化速度較慢、粘接強度低外，各方面性能可以滿足銘牌的粘接需求，同時，α-氰基丙烯酸酯膠具有粘接強度高、固化速度快的優點，因此我們想到，是否可以將硅橡膠與α-氰基丙烯酸酯膠配合使用，實現優勢互補。所以我們對α-氰基丙烯酸酯膠進行了進一步分析，α-氰基丙烯酸酯膠失效主要是因為其耐水性比較差，濕熱的環境中，水分子會使α-氰基丙烯酸酯膠水解而迅速老化，發生白化反應而失效，而恰好，硅橡膠有著優良的密封性，如果將硅橡膠涂抹在α-氰基丙烯酸酯膠的外圍，便可實現密封環境，阻隔外界環境水分的侵入，提高α-氰基丙烯酸酯膠粘接的耐久性。

我們最終選擇樂泰498膠與705硅橡膠，對銘牌的粘接工藝進行了改進，先在銘牌中間涂抹適量樂泰498膠后，再在銘牌四周涂抹少量705硅橡膠，達到連續密封即可，粘接后的產品，在GJB150A-2009《軍用裝備實驗室環境試驗方法》的環境試驗中，未出現脫落現象，達到了使用要求。

4 ?總結

將樂泰498與705硅橡膠配合使用，既達到了粘接時快速定位的作業需求，又滿足了粘接的使用環境要求，保證了粘接的可靠性，解決了之前銘牌粘接后頻繁出現的脫落問題。同時，通過本案例，提出了膠粘劑選型中的一種新思路，通過將多種膠粘劑配合使用，實現各膠粘劑之間的優勢互補，極大的拓寬了實踐生產過程中膠粘劑的選擇面，從而解決在一些復雜條件下的粘接應用需求。

參考文獻

[1] 李廣宇.膠粘與密封新技術[M].北京：國防工業出版社，2006，1.

[2] 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，2002，1.

作者簡介

陳海洋（1985—），男，江蘇連云港人，大學本科，工程師，就職于江蘇自動化研究所，主要從事機械工藝設計工作。

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