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- 環(huán)氧膠黏劑的選用
- 2018/1/29 閱讀次數(shù)：[4993]
環(huán)氧膠黏劑雖然品種很多，但尚無哪種環(huán)氧膠能解決任何粘接問題。并非隨便拿來一種環(huán)氧膠黏劑都可以進(jìn)行任何目的的粘接。至于使用何種環(huán)氧膠黏劑最為合適，必須進(jìn)行反復(fù)比較、縝密遴選。環(huán)氧膠黏劑的選用極其重要，如果用膠不當(dāng)，任憑多大的技巧也無法獲得牢固耐久的粘接，必然事與愿違，徒勞無功，顯然很有必要詳盡了解環(huán)氧膠黏劑選用的基本依據(jù)。
1、 膠黏劑選用的重要性
當(dāng)正確采用粘接方案之后，究竟選用何種環(huán)氧膠黏劑確實(shí)是關(guān)鍵問題。每種膠黏劑都不是萬用的，不同品種的環(huán)氧膠黏劑具有不同的性能和特點(diǎn)、工藝條件和適用范圍。即使是同一種環(huán)氧膠黏劑，不同的使用方法，也會有不用的用途。就其實(shí)用性而言，各種環(huán)氧膠黏劑的差別是很大的。普通的環(huán)氧膠脆性很大，不耐沖擊震動；增韌改性的環(huán)氧膠高強(qiáng)堅(jiān)韌，可用于結(jié)構(gòu)粘接；有的環(huán)氧膠粘接強(qiáng)度很高，但耐濕熱性能較差；有的環(huán)氧膠剪切強(qiáng)度很大，但耐熱性不佳；有的環(huán)氧膠既耐高溫，又耐低溫，適用于溫度交變場合。由此可見，性能迥異不同品種的環(huán)氧膠，不可能隨意所用，必須加以選擇。
粘接技術(shù)涉及被粘物、膠黏劑、工藝方法、受力狀態(tài)、環(huán)境因素等。實(shí)際上被粘物有不同的表面性質(zhì)，各種環(huán)氧膠有不同的粘接性能，工藝上有不同的具體要求，粘接件有不同的受力類型，使用時(shí)還有不同的環(huán)境條件，這些復(fù)雜的情況，絕不可以隨便拿來一種環(huán)氧膠黏劑就去粘接。況且尚不存在，今后也不可能有“ ”的環(huán)氧膠黏劑，能滿足各種應(yīng)用要求，只能進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪x擇，才會適其所用。
任何一種環(huán)氧膠黏劑都有其長處，也有之缺憾，所謂環(huán)氧膠黏劑的選用也就是用其之長，揚(yáng)長避短，充分發(fā)揮粘接技術(shù)的優(yōu)越性。否則，不是收效甚微，就是枉費(fèi)力氣，甚至造成不良影響和經(jīng)濟(jì)損失。因此，正確地選用膠黏劑是決定粘接成敗的關(guān)鍵之一，可見花些功夫，動動腦筋，精心甄選合適的環(huán)氧膠黏劑意義重大，這可表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面。
1.1克服盲目性，提高主動性
環(huán)氧膠黏劑品種很多，性能差別很大，用途多種多樣，要對幾百上千種環(huán)氧膠黏劑都實(shí)際實(shí)驗(yàn)，當(dāng)然是不可能的。就是手頭上有的幾種環(huán)氧膠，僅憑粘接來看也不一定可靠，即使當(dāng)時(shí)粘上了，日后使用結(jié)果如何，也是胸中無數(shù)，帶來很大的盲目性。如果我們有科學(xué)根據(jù)，按照各品種環(huán)氧膠黏劑的性能和粘接對象與使用條件進(jìn)行一下篩選，就能更有把握、更為可靠、更主動、更加省時(shí)。
1.2既滿足要求，又經(jīng)濟(jì)合理
粘接都要滿足一定的使用要求，往往同時(shí)有幾種環(huán)氧膠黏劑都能達(dá)到同樣要求，這就需要進(jìn)行一下比較，綜合分析，保證性能可靠，還要花費(fèi)更少，而環(huán)氧膠黏劑的正確選用，便能達(dá)到既滿足要求，又經(jīng)濟(jì)合理的目的。
1.3避免浪費(fèi)，提高效率
如果不對環(huán)氧膠黏劑進(jìn)行合理的選用，貿(mào)然拿來試用，非常容易造成被粘物和膠黏劑的報(bào)廢，甚至出現(xiàn)嚴(yán)重的質(zhì)量問題。尤其是對于產(chǎn)品制造，其經(jīng)濟(jì)和信譽(yù)損失更是不可估量，有事還會貽誤商機(jī)。即使用于維修，因環(huán)氧膠黏劑用之不當(dāng)也會引起很大的后患，還有可能發(fā)生事故，后果不堪設(shè)想。合理地選用環(huán)氧膠黏劑就可以避免上述問題的出現(xiàn)，當(dāng)然這樣做是需要花費(fèi)一些時(shí)間和精力，但從減少反復(fù)來看，確實(shí)是值得的，總的結(jié)果還是縮短了時(shí)間，提高了效率。
1、膠黏劑選用的基本原則
由于粘接技術(shù)還是一門年輕的學(xué)科，如何選用膠黏劑尚缺乏系統(tǒng)的理論指導(dǎo)和完整的資料參考，目前主要還是依靠實(shí)際積累的知識和經(jīng)驗(yàn)，以及總結(jié)出來的一些基本原則。然而，僅此對于環(huán)氧膠黏劑的合理選用，亦能提供依據(jù)和指導(dǎo)，必然茅塞頓開且受益良多。
2.1必須熟知膠黏劑的種類和性能
進(jìn)行粘接實(shí)踐，膠黏劑是基礎(chǔ)，正確選用環(huán)氧膠黏劑，其性能是重要依據(jù)。不同品種的環(huán)氧膠黏劑，具有不同的性能，決定著它們的各種用途，只有熟悉各種環(huán)氧膠黏劑的性能，才能得心應(yīng)手德選用。也就是說，對環(huán)氧膠黏劑的信息知之越多，選擇越準(zhǔn)。
2.2應(yīng)當(dāng)了解被粘物的類型及特征
被粘物種類很多，性質(zhì)殊異，必須根據(jù)材料的類型和表面特性去選擇合適的環(huán)氧膠黏劑。材料分為金屬材料、非金屬材料和復(fù)合材料。金屬及其合金極性大（表面能高）、表面致密、模量大、強(qiáng)度高，一般多用于受力結(jié)構(gòu)，應(yīng)該選用強(qiáng)度比較高的環(huán)氧膠黏劑。金屬及其合金包括鋼、鐵、不銹鋼、鋁、銅、鈦、鎳、鉻、鎂、鋅、鉛、錫等，性質(zhì)上還有差異，鋼鐵、銅非常容易氧化、不銹鋼、鎳、鉻、鎘等容易鈍化，錫、鉛等質(zhì)地柔軟，其粘接性能都是不同的。鋼鐵與鋁合金比較容易粘接，不銹鋼、鑄鐵、鎳、鉻、鎘等就難以粘接，必須采用化學(xué)處理方法，除掉鈍化層。
非金屬材料有塑料、橡膠、織物、陶瓷、玻璃、石料、寶石、混凝土、木材、竹材、紙板（張）、皮革、人造革、合成革、仿牛革、橡塑材料等。塑料又分為熱固性和熱塑性兩大類，前者為不熔不溶的體型結(jié)構(gòu)，后者為可熔可溶的線型結(jié)構(gòu)。熱固性塑料如環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、脲醛樹脂、三聚氰胺甲醛樹脂、不飽和聚酯樹脂等，可用強(qiáng)度較高的環(huán)氧膠黏劑粘接，而熱塑性塑料如聚苯乙烯、聚氯乙烯、ABS、聚碳酸酯、尼龍等，易選用室溫固化環(huán)氧膠黏劑，還可用熱熔膠和溶劑型環(huán)氧膠進(jìn)行粘接。對于非極性的難粘塑料，如聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯等，需要對表面進(jìn)行特殊處理，才能用改性環(huán)氧膠黏劑粘接。
橡膠分為天然橡膠、合成橡膠、熱塑性彈性體等。天然橡膠和合成橡膠的制品都是經(jīng)過硫化成為交聯(lián)結(jié)構(gòu)的，在天然橡膠制品中又都含有再生膠與合成橡膠的成分。橡膠的特點(diǎn)是彈性大，易撓曲，應(yīng)選用彈性環(huán)氧膠黏劑。
陶瓷和玻璃為熱膨脹系數(shù)小的極性材料，硬度高、脆性大，需要選用韌性好、室溫固化的環(huán)氧膠黏劑。
木材、紙板、織物、竹材、海綿、泡沫塑料等為多孔材料，非常容易吸收膠黏劑，應(yīng)該選用改性環(huán)氧膠黏劑。
復(fù)合材料包括玻璃纖維、碳纖維增強(qiáng)的熱固性塑料和熱塑性塑料、紙和棉布及石棉增強(qiáng)的層壓材料、金屬板與塑料和木材制成的復(fù)合板、金屬箔與塑料膜或紙張制成的復(fù)合膜等。玻璃鋼和層壓材料的粘接都要選用強(qiáng)度高、耐熱性好的環(huán)氧膠黏劑。
不同材料的相互粘接可選用對每種材料都有粘接能力的環(huán)氧膠黏劑，應(yīng)考慮環(huán)氧膠黏劑的彈性模量和熱膨脹系數(shù)與被粘材料相近。
2.3認(rèn)真考慮膠黏劑對被粘物的濕潤型
膠黏劑對被粘物的濕潤性是實(shí)現(xiàn)粘接的先決條件，濕潤性與表面張力有關(guān)，盡量選用表面張力低于被粘物表面能的環(huán)氧膠黏劑，反之則不會完全濕潤。例如聚乙烯(PE)的表面張力31mN/m,聚四氟乙烯（PTFE）的表面張力為18.5mN/m,環(huán)氧樹脂的表面張力為47mN/m,因此，粘接PTFE就不能選用普通的環(huán)氧樹脂膠黏劑，而氟化環(huán)氧樹脂的表面張力只有20mN/m，就可用于粘接PE。
溶劑型環(huán)氧膠黏劑所含溶劑不同，濕潤性亦不同。溶劑型膠黏劑比乳液型環(huán)氧膠黏劑表面張力小，因此，在低表面能的被粘物上濕潤性好。
2.4定要明確粘接的主要用途與目的
粘接具有諸多用途，能夠?qū)崿F(xiàn)多重目的，包括連接、緊固、密封、堵漏、填充、定位、絕緣、防腐、隔潮、阻燃、耐油、導(dǎo)磁、導(dǎo)電、導(dǎo)熱、貼片、邦定、嵌縫、修補(bǔ)、保護(hù)、灌注、恢復(fù)尺寸、輔助加工等。任何一種環(huán)氧膠黏劑的使用都會同時(shí)達(dá)到幾個(gè)目的，應(yīng)以其中之一為主去選用環(huán)氧膠黏劑，例如連接就要根據(jù)粘接部位是否受力、受力大小、力的種類，決定選用何種環(huán)氧膠黏劑。受力比較大的，要選用結(jié)構(gòu)環(huán)氧膠黏劑。
對于大面積的粘接和大批量的生產(chǎn)，選用的環(huán)氧膠黏劑固化速度不能太快，要有比較長的適用期，不能選用室溫快固環(huán)氧膠。選用光固化膠必須是被粘物中至少有一種是透光的。電子工業(yè)中的導(dǎo)電連接或代替鉛錫焊應(yīng)選用環(huán)氧導(dǎo)電膠黏劑。總之，環(huán)氧膠黏劑的用途多種多樣，要根據(jù)具體情況，切合實(shí)際地選用。
2.5切莫忽視使用的環(huán)境因素
粘接制品都要在一定的環(huán)境中使用，環(huán)境因素對粘接性能有著重要影響。因此，在選用環(huán)氧膠黏劑時(shí) 不能忽視使用的環(huán)境因素。這些因素包括溫度、濕度、光、氧、水、臭氧、鹽霧、化學(xué)介質(zhì)、真空、輻射、微生物等，選用環(huán)氧膠黏劑時(shí)必須加以考慮。
1.溫度 環(huán)氧膠黏劑的性能與溫度關(guān)系密切，隨著溫度升高粘結(jié)強(qiáng)度降低，在低溫時(shí)膠層發(fā)生脆裂。不同的環(huán)氧膠黏劑有不同的耐熱性，有的耐熱性好，可以在較高溫度下使用；有的耐熱性差，只能在較低溫度下使用。一般的環(huán)氧膠黏劑使用溫度為-40~120℃，如果在150℃以上或-70℃以下長期使用，必須選用耐高溫膠粘劑和耐超低溫環(huán)氧膠黏劑。
如果需要在高低溫循環(huán)條件下工作，應(yīng)選擇既耐高溫又耐低溫的環(huán)氧膠黏劑。
2.濕度 濕氣和水分對粘接界面的穩(wěn)定非常不利，可以說是有害無益。粘接件在使用中難免要接觸空氣和水分，因?yàn)樗肿芋w積小、極性大，能夠通過膠層類似毛細(xì)管作用而滲透、擴(kuò)散、積累于粘接界面，取代已形成的次價(jià)鍵，水解某些化學(xué)鍵，使粘接界面破壞或自行脫開，造成粘接強(qiáng)度和耐久性降低。如果有應(yīng)力、濕度與濕氣的綜合作用，則濕度的影響更為嚴(yán)重。
3.化學(xué)介質(zhì) 主要是指酸、堿、鹽、油、溶劑等，不同品種的環(huán)氧膠黏劑，不同的固化條件，具有不同的耐受介質(zhì)的能力。在燃油或潤滑劑中，一些環(huán)氧膠黏劑隨著時(shí)間推移強(qiáng)度反而會增加，其原因是介質(zhì)起了增塑作用。加熱固化的環(huán)氧膠黏劑耐化學(xué)介質(zhì)性很好。一般來說，溫度升高會使化學(xué)介質(zhì)變差。應(yīng)根據(jù)粘接件接觸的介質(zhì)類型和濃度選用環(huán)氧膠黏劑。
4.戶外 戶外使用的粘接件所處的條件比較復(fù)雜，氣候周期變化。風(fēng)吹雨淋，酷暑嚴(yán)寒，熱、光、氧、臭氧、紫外線等綜合作用，會加速膠層的老化，使用壽命減短。特別是濕熱、鹽霧環(huán)境更為惡劣。因此，在戶外條件下應(yīng)選用加溫固化或耐大氣老化性能好的環(huán)氧膠黏劑。
2.6慎重關(guān)注工藝實(shí)施的可能性
各種不同品種的環(huán)氧膠黏劑要求不同的固化條件，有的只需接觸壓力，室溫就能完成固化；有的不僅需要一定壓力，還要加熱才能固化；有的在室溫下能夠快速固化，有的固化則需很長時(shí)間。一般來說，加熱固化的膠黏劑性能遠(yuǎn)優(yōu)于室溫固化，因此要求強(qiáng)度高、耐久性好、耐介質(zhì)性強(qiáng)的粘接，應(yīng)選用加熱固化的環(huán)氧膠黏劑。
選用膠黏劑不能只注重強(qiáng)度高、性能好，還必須考慮工藝條件是否允許。對于耐熱性差和熱敏感被粘物，例如熱塑性塑料、電子元器件、橡膠制品等，或大型設(shè)備、易燃儲罐、野外作業(yè)等，因加熱困難度不能選用加溫固化的環(huán)氧膠黏劑。對于大型、異形、極薄、很脆等不能加壓或無法加壓的零部件，不要選用加壓固化的環(huán)氧膠黏劑。
由于套接、嵌接接頭結(jié)構(gòu)不易加壓，溶劑也難以完全揮發(fā)，因此，不能選用需要加壓固化和溶劑型環(huán)氧膠黏劑。
在連續(xù)生產(chǎn)的流水線上，如果不允許有很長的固化時(shí)間，就要選用快速固化的環(huán)氧膠黏劑，例如高、中溫快固單組分環(huán)氧膠、光固化環(huán)氧膠等。對于大面積的粘接，需要較長的時(shí)間，不宜選用室溫快速固化的環(huán)氧膠黏劑。
2.7充分重視安全與環(huán)保
環(huán)氧膠黏劑大多數(shù)比較易燃，存在火災(zāi)和爆炸的隱患，若是發(fā)生火災(zāi)或引發(fā)爆炸，不僅造成生命和財(cái)產(chǎn)損失，而且還會污染環(huán)境、危害健康。一定不可忽視環(huán)氧膠黏劑的安全性和環(huán)保性。為防患未然，確保安全，盡可能選用阻燃性和環(huán)保型環(huán)氧膠黏劑。
無溶劑環(huán)氧膠、水性環(huán)氧膠、光固化環(huán)氧膠等，對環(huán)境和健康基本無危害。
2.8盡量兼顧經(jīng)濟(jì)性和來源性
總體而言，采用粘接技術(shù)受益是很明顯的，使用很少的環(huán)氧膠黏劑就會解決很大的問題，節(jié)約很多的經(jīng)費(fèi)。但是在選用環(huán)氧膠黏劑時(shí)也必須充分兼顧經(jīng)濟(jì)性，盡量考慮環(huán)氧膠的價(jià)格和粘接后所創(chuàng)造的價(jià)值。在應(yīng)急修補(bǔ)和用膠量少時(shí)，只要解決大問題，即使膠價(jià)高一點(diǎn)也無所顧忌。但對于產(chǎn)品制造、批量生產(chǎn)、所用膠量較大的情況，價(jià)格就要錙銖必較，在保證性能的前提下，盡量選用便宜的環(huán)氧膠黏劑，以免影響整體經(jīng)濟(jì)效益。
隨著粘接技術(shù)的廣泛使用，環(huán)氧膠黏劑用量日益增加，國外引進(jìn)的設(shè)備和技術(shù)很多方面都需要環(huán)氧膠黏劑。如果完全從國外進(jìn)口，一耗外匯，二無保證，況且好多環(huán)氧膠黏劑國內(nèi)已有產(chǎn)品，其性能也不遜國外產(chǎn)品，價(jià)格卻很便宜，應(yīng)盡量立足國內(nèi)。環(huán)氧膠黏劑遠(yuǎn)途運(yùn)輸不便，還會增加成本，供應(yīng)也不及時(shí)。因此應(yīng)盡量就近解決，且勿舍近求遠(yuǎn)，這在選用環(huán)氧膠黏劑時(shí)也是不可忽略的。
環(huán)氧膠黏劑選用既重要又艱難，需要考慮很多因素。以上所述幾點(diǎn)原則在實(shí)際選用膠黏劑時(shí)難以同時(shí)滿足，只能根據(jù)具體情況抓住關(guān)鍵要求再兼顧其他，做到綜合分析，全面考慮，分清主次，比較異同，精心選擇，找出 。初步選定的環(huán)氧膠黏劑，還要進(jìn)行實(shí)際的粘接實(shí)驗(yàn)，測試力學(xué)性能數(shù)據(jù)和進(jìn)行人工加速老化試驗(yàn)，能夠滿足預(yù)期要求，才算是最終選定的環(huán)氧膠黏劑。
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