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粘接技术基础知识1.1 粘接的影响因素与破坏机理化学因素1.极性2.分子量3.侧链4.pH值5.交联6.溶剂和增塑剂7.填料8.结晶性9.分解 ：水解、热解物理因素1.表面粗糙度2.表面处理3.渗透4.迁移5.压力6.胶层厚度7.负荷应力8.内应力9.环境：热、水、光、氧气等胶接头的力学行为-内力内应力使胶接强度和耐久性下降产生的原因：1、收缩应力：胶粘剂固化时，因挥发、冷却和化学反应而体积发生收缩，引起收缩应力2、热应力：胶粘剂和被粘物的热膨胀系数不同，温度的变化将引起热应力3、在老化过程中胶层吸水而发生溶胀，在不连续处将产生内应力降低内应力：（1）共聚或提高聚合物分子量以降低体系中官能团浓度2）加入增韧剂，降低固化收缩应力3）加入无机填料4）胶接热膨胀系数大的材料时选择较低的固化温度5）使胶粘剂的热膨胀系数接近于被粘物6）选用弹性良好的胶粘剂胶接头的力学行为-应力集中大多数合成胶粘剂的主要成分是非晶态高聚物在材料内部存在很多细小的缺陷，形成应力集中当局部应力超过局部强度时，缺陷就发展成为裂缝真正破裂因此内应力集中造成的破坏将降低粘接强度固体材料的强度与分子作用力的大小、材料中的缺陷大小分布情况以及缺陷周围的应力分布有关。

1）减少材料的缺陷即提高分子量，形成结晶2）加入增韧剂增加对裂缝扩展的抵抗力破坏现象胶接件破坏的一般形式有四种（见图）：被粘物破坏，发生于粘接强度大于被粘物强度时；内聚破坏，胶粘剂破坏，强度取决于胶粘剂内聚力；界面破坏（粘附破坏），破坏发生在被粘物与胶粘剂的界面（胶粘界面完整脱离），此时粘接强度决定于粘附力；混合破坏，既有内聚破坏，又有界面破坏胶粘剂或被粘材料破坏是理想的破坏形式，即100%的内聚破坏，因为这种破坏在材料粘接时能获得最大强度粘接破坏发生在接头最薄弱的地方，不一定总是发生在界面上说明粘接强度不仅与胶粘剂、被粘物之间作用力有关，也与聚合物粘料分子之间的作用力有关高聚物分子的化学结构，以及聚集态都强烈地影响胶接强度弱边界层理论弱边界层（WBL）来自胶粘剂、被粘物、环境，或三者之间任意组合当发生破坏时，尽管多数发生在胶粘剂和被粘物界面，但实际上是弱边界层的破坏正是这些内聚强度较低的物质存在，致使粘接强度会表现的比预期降低1）不良浸润，有空气泡或灰尘、油等杂质残留形成弱区；2）溶于液态胶粘剂的不溶杂质，在固体化后形成另一相3）内应力在被粘体与胶粘剂整体间产生弱界面层4）聚合物中低分子量有机物WBL除工艺因素外，在聚合物成网或熔体相互作用的成型过程中，胶粘剂与表面吸附等热力学现象中产生界层结构的不均匀性界面层也会有WBL出现。

这种WBL的应力松弛和裂纹的发展都会不同，因而极大地影响着材料和制品的整体性能应用：避免弱边界层粘接胶带隔离层通常是经过化学剪裁的弱边界层粘接技术在粘接技术中如果要获得良好的粘接在粘接技术中如果要获得良好的粘接效果，首先要求如下的三个良好条件：效果，首先要求如下的三个良好条件：粘接接头的设计粘接接头的设计胶粘剂的选用胶粘剂的选用粘接工艺的实施粘接工艺的实施1 粘接接头的设计粘接接头的设计接头在实际应用中的受力分析接头在实际应用中的受力分析一个好接头与粘接强度密切相关首先是受力方向和接头之一个好接头与粘接强度密切相关首先是受力方向和接头之间的关系，粘接接头在实际的工作状态中其受力主要有下列几间的关系，粘接接头在实际的工作状态中其受力主要有下列几种基本类型：剪切、均匀扯离、不均匀扯离和剥离种基本类型：剪切、均匀扯离、不均匀扯离和剥离实验证明一般情况下，胶粘剂承受剪切和均匀扯离的实验证明一般情况下，胶粘剂承受剪切和均匀扯离的作用能力比承受不均匀扯离和剥离作用的能力大得多作用能力比承受不均匀扯离和剥离作用的能力大得多1)剪切剪切 外力平行于粘接面这种受力形式的接头最常用，外力平行于粘接面这种受力形式的接头最常用，因为它不但粘接效果好而且简单易行，易于推广应用。

因为它不但粘接效果好而且简单易行，易于推广应用2)均匀扯离均匀扯离 有时也称为拉伸作用力垂直作用在粘接平面，有时也称为拉伸作用力垂直作用在粘接平面，应力均匀分配高强度结构胶拉伸强度可达到应力均匀分配高强度结构胶拉伸强度可达到58.8MPa3)不均匀扯离不均匀扯离均匀扯离在实际使用中是很难碰到的，一旦均匀扯离在实际使用中是很难碰到的，一旦外力方向偏斜，就产生严重的应力集中，主要集中在边缘的外力方向偏斜，就产生严重的应力集中，主要集中在边缘的区域内，接头容易破坏这种类型的接头，其承载能力很低，区域内，接头容易破坏这种类型的接头，其承载能力很低，一般只有理想的均匀扯离强度的一般只有理想的均匀扯离强度的110左右4)剥离或撕离剥离或撕离两种薄的软质材料受扯离作用时，称为撕离；两种薄的软质材料受扯离作用时，称为撕离；两种刚性不同的材料受扯离作用时，称为剥离粘接试件受两种刚性不同的材料受扯离作用时，称为剥离粘接试件受扯离作用时，应力集中在胶缝的边缘附近，而不分布在整个扯离作用时，应力集中在胶缝的边缘附近，而不分布在整个粘接面上，这种情况称为剥离或撕离粘接面上，这种情况称为剥离或撕离例子例子高强度环氧胶实验高强度环氧胶实验铝合金搭接接头，剪切强度很高，但横向负载能力不高。

铝合金搭接接头，剪切强度很高，但横向负载能力不高这样接头就不能用在受横向负载较大的结构构件上这样接头就不能用在受横向负载较大的结构构件上粘接玻璃钢、板材，剪切强度比较低，搭接接头是不合适粘接玻璃钢、板材，剪切强度比较低，搭接接头是不合适粘接车刀、钻头等受力大的部件，采用简单的平面对接，粘接车刀、钻头等受力大的部件，采用简单的平面对接，即使是高强度结构胶粘剂，剪切强度达即使是高强度结构胶粘剂，剪切强度达49MPa，仍然要失败仍然要失败如改变接头形式，采用套接、嵌接等使应力的很大部分由金如改变接头形式，采用套接、嵌接等使应力的很大部分由金属被粘物本身去承担，就可能成功属被粘物本身去承担，就可能成功接头设计的基本原则接头设计的基本原则 （1）胶粘剂的拉伸剪切强度较高，设计接头尽量承受拉伸和剪胶粘剂的拉伸剪切强度较高，设计接头尽量承受拉伸和剪切负载板材搭接接头承受剪切负载的是比较理想的板材搭接接头承受剪切负载的是比较理想的保证粘接面上应力分布均匀，尽量避免剥离和劈裂负载保证粘接面上应力分布均匀，尽量避免剥离和劈裂负载剥离和劈裂破坏通常是从胶层边缘开始，在边缘处采取局部剥离和劈裂破坏通常是从胶层边缘开始，在边缘处采取局部加强或改变胶缝位置的设计都是切实可行的。

最理想的办法加强或改变胶缝位置的设计都是切实可行的最理想的办法是各种局部的加强如平面粘接的防剥措施如图是各种局部的加强如平面粘接的防剥措施如图24所示接头设计的基本原则接头设计的基本原则 （2）在允许的范围内，尽量增加粘接面的宽度在允许的范围内，尽量增加粘接面的宽度(搭接搭接)增加宽度能不增大应力集中系数的情况下增大粘接面积，提高宽度能不增大应力集中系数的情况下增大粘接面积，提高接头的承载力接头的承载力木材或层压制品的粘接要防止层间剥离木材或层压制品的粘接要防止层间剥离在承受较大作用力的情况下，如果采用粘掊，可采用复在承受较大作用力的情况下，如果采用粘掊，可采用复式胶粘剂的选择式胶粘剂的选择美观，利于加工美观，利于加工常用的几种接头形式常用的几种接头形式 （1）平板接头的形式几种接头相对强度比较几种接头相对强度比较常用的几种接头形式常用的几种接头形式 （2）角接和角接和T型接头形式型接头形式常用的几种接头形式常用的几种接头形式 （3）管材、棒材接头形式管材、棒材接头形式常用的几种接头形式常用的几种接头形式 （4）复合连接形式复合连接形式胶铆和胶螺胶铆和胶螺两种类型：两种类型：(1)先胶后铆或螺。

接头强度较高，但应选柔韧性较好的胶粘先胶后铆或螺接头强度较高，但应选柔韧性较好的胶粘剂2)先钻好孔，粘接后再铆接，最后固化这时不需另加压，先钻好孔，粘接后再铆接，最后固化这时不需另加压，位置准确但胶层的厚薄不易控制位置准确但胶层的厚薄不易控制常用的几种接头形式（常用的几种接头形式（4）复合连接形式复合连接形式胶焊复合连接胶焊复合连接复合连接方式其连接接头强度绝不是复合连接方式其连接接头强度绝不是两个连接强度的简单叠加如图，点两个连接强度的简单叠加如图，点焊试样比单纯点焊有更高的疲劳强度焊试样比单纯点焊有更高的疲劳强度测试结果：测试结果：点焊点焊44.1MPa粘接粘接63.7MPa粘接点焊粘接点焊73.5MPa两种类型：两种类型：先涂胶后点焊对胶要求较低（用固化时无须加压的）先涂胶后点焊对胶要求较低（用固化时无须加压的）先点焊后灌胶对胶的要求较苛刻（粘度低，又不能太低）先点焊后灌胶对胶的要求较苛刻（粘度低，又不能太低）胶焊复合连接工艺近几年来发展很迅速，特别在航空工业更为胶焊复合连接工艺近几年来发展很迅速，特别在航空工业更为突出，由于这种工艺对胶粘剂的特殊要求，致使又发展了一类突出，由于这种工艺对胶粘剂的特殊要求，致使又发展了一类新胶种新胶种-点焊胶。

点焊胶2.2 胶粘剂的选择胶粘剂的选择不存在能满足所有材料，所有应用条件的万能胶粘剂不存在能满足所有材料，所有应用条件的万能胶粘剂判定哪些性能或条件是最重要的，哪些是不那么重要的判定哪些性能或条件是最重要的，哪些是不那么重要的只有了解粘接件所要求的全部信息以及粘接条件，才能决定只有了解粘接件所要求的全部信息以及粘接条件，才能决定选哪种胶粘剂，或是设计和制造一种新胶粘剂，或是不能采选哪种胶粘剂，或是设计和制造一种新胶粘剂，或是不能采用胶粘剂用胶粘剂当几种化学成分完全不同的胶粘剂，都可以满足一种粘接接当几种化学成分完全不同的胶粘剂，都可以满足一种粘接接头的物理性质方面的要求时，要注意，额外的增益常常是牺头的物理性质方面的要求时，要注意，额外的增益常常是牺牲了另外性质的结果，或者增加了成本牲了另外性质的结果，或者增加了成本不要超规格使用有粘剂，因为片面的追求高指标，将有可能不要超规格使用有粘剂，因为片面的追求高指标，将有可能导致粘合件的可靠性不足导致粘合件的可靠性不足实践是检验真理的唯一标准实践是检验真理的唯一标准选择胶粘剂的因素选择胶粘剂的因素（1）被粘物材料的种类、性质、大小和硬度；）被粘物材料的种类、性质、大小和硬度；（2）被粘物的形状结构和工艺条件（致密）被粘物的形状结构和工艺条件（致密/多孔，新多孔，新/旧表旧表面，形状复杂）；面，形状复杂）；（3）胶接件使用环境（承受的负荷和形式，温湿度，酸碱，）胶接件使用环境（承受的负荷和形式，温湿度，酸碱，光照，气体，耐久性）；一般热固性胶黏剂强度较高。

光照，气体，耐久性）；一般热固性胶黏剂强度较高4）特殊要求如导电、导热、耐高温和耐低温；）特殊要求如导电、导热、耐高温和耐低温；（5）成本（低档）成本（低档/尖端产品，强度件尖端产品，强度件/功能件，机械化）功能件，机械化）被粘物材料的性质特点被粘物材料的性质特点（1） 金属：表面氧化膜处理后，容易胶接；线膨胀系数金属：表面氧化膜处理后，容易胶接；线膨胀系数相差大；胶接部位因水作用易产生电化学腐蚀相差大；胶接部位因水作用易产生电化学腐蚀2） 橡胶、塑料：极性越大，胶接效果越好表面往往橡胶、塑料：极性越大，胶接效果越好表面往往有脱模剂或其它游离出的助剂，妨碍胶接效果有脱模剂或其它游离出的助剂，妨碍胶接效果3） 木材：属多孔材料，易吸潮，引起尺寸变化，可能木材：属多孔材料，易吸潮，引起尺寸变化，可能因此产生应力集中抛光比表面粗糙的木材胶接性能好因此产生应力集中抛光比表面粗糙的木材胶接性能好4） 玻璃：微观表面是凹凸不平，胶粘剂湿润性要好；玻璃：微观表面是凹凸不平，胶粘剂湿润性要好；si-o-表面层易吸附水；。