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常见问题

  • 环氧胶黏剂的选用
  • 2018/1/29 阅读次数:[259]

  • 环氧胶黏剂虽然品种很多,但尚无哪种环氧胶能解决任何粘接问题。并非随便拿来一种环氧胶黏剂都可以进行任何目的的粘接。至于使用何种环氧胶黏剂最为合适,必须进行反复比较、缜密遴选。环氧胶黏剂的选用极其重要,如果用胶不当,任凭多大的技巧也无法获得牢固耐久的粘接,必然事与愿违,徒劳无功,显然很有必要详尽了解环氧胶黏剂选用的基本依据。

    1、 胶黏剂选用的重要性

    当正确采用粘接方案之后,究竟选用何种环氧胶黏剂确实是关键问题。每种胶黏剂都不是万用的,不同品种的环氧胶黏剂具有不同的性能和特点、工艺条件和适用范围。即使是同一种环氧胶黏剂,不同的使用方法,也会有不用的用途。就其实用性而言,各种环氧胶黏剂的差别是很大的。普通的环氧胶脆性很大,不耐冲击震动;增韧改性的环氧胶高强坚韧,可用于结构粘接;有的环氧胶粘接强度很高,但耐湿热性能较差;有的环氧胶剪切强度很大,但耐热性不佳;有的环氧胶既耐高温,又耐低温,适用于温度交变场合。由此可见,性能迥异不同品种的环氧胶,不可能随意所用,必须加以选择。

           粘接技术涉及被粘物、胶黏剂、工艺方法、受力状态、环境因素等。实际上被粘物有不同的表面性质,各种环氧胶有不同的粘接性能,工艺上有不同的具体要求,粘接件有不同的受力类型,使用时还有不同的环境条件,这些复杂的情况,绝不可以随便拿来一种环氧胶黏剂就去粘接。况且尚不存在,今后也不可能有“万能”的环氧胶黏剂,能满足各种应用要求,只能进行适当的选择,才会适其所用。

           任何一种环氧胶黏剂都有其长处,也有之缺憾,所谓环氧胶黏剂的选用也就是用其之长,扬长避短,充分发挥粘接技术的优越性。否则,不是收效甚微,就是枉费力气,甚至造成不良影响和经济损失。因此,正确地选用胶黏剂是决定粘接成败的关键之一,可见花些功夫,动动脑筋,精心甄选合适的环氧胶黏剂意义重大,这可表现在如下几个方面。

    1.1克服盲目性,提高主动性

    环氧胶黏剂品种很多,性能差别很大,用途多种多样,要对几百上千种环氧胶黏剂都实际实验,当然是不可能的。就是手头上有的几种环氧胶,仅凭粘接来看也不一定可靠,即使当时粘上了,日后使用结果如何,也是胸中无数,带来很大的盲目性。如果我们有科学根据,按照各品种环氧胶黏剂的性能和粘接对象与使用条件进行一下筛选,就能更有把握、更为可靠、更主动、更加省时。

    1.2既满足要求,又经济合理

    粘接都要满足一定的使用要求,往往同时有几种环氧胶黏剂都能达到同样要求,这就需要进行一下比较,综合分析,保证性能可靠,还要花费更少,而环氧胶黏剂的正确选用,便能达到既满足要求,又经济合理的目的。

    1.3避免浪费,提高效率

     如果不对环氧胶黏剂进行合理的选用,贸然拿来试用,非常容易造成被粘物和胶黏剂的报废,甚至出现严重的质量问题。尤其是对于产品制造,其经济和信誉损失更是不可估量,有事还会贻误商机。即使用于维修,因环氧胶黏剂用之不当也会引起很大的后患,还有可能发生事故,后果不堪设想。合理地选用环氧胶黏剂就可以避免上述问题的出现,当然这样做是需要花费一些时间和精力,但从减少反复来看,确实是值得的,总的结果还是缩短了时间,提高了效率。

    1、胶黏剂选用的基本原则

    由于粘接技术还是一门年轻的学科,如何选用胶黏剂尚缺乏系统的理论指导和完整的资料参考,目前主要还是依靠实际积累的知识和经验,以及总结出来的一些基本原则。然而,仅此对于环氧胶黏剂的合理选用,亦能提供依据和指导,必然茅塞顿开且受益良多。

    2.1必须熟知胶黏剂的种类和性能

      进行粘接实践,胶黏剂是基础,正确选用环氧胶黏剂,其性能是重要依据。不同品种的环氧胶黏剂,具有不同的性能,决定着它们的各种用途,只有熟悉各种环氧胶黏剂的性能,才能得心应手德选用。也就是说,对环氧胶黏剂的信息知之越多,选择越准。

    2.2应当了解被粘物的类型及特征

           被粘物种类很多,性质殊异,必须根据材料的类型和表面特性去选择合适的环氧胶黏剂。材料分为金属材料、非金属材料和复合材料。金属及其合金极性大(表面能高)、表面致密、模量大、强度高,一般多用于受力结构,应该选用强度比较高的环氧胶黏剂。金属及其合金包括钢、铁、不锈钢、铝、铜、钛、镍、铬、镁、锌、铅、锡等,性质上还有差异,钢铁、铜非常容易氧化、不锈钢、镍、铬、镉等容易钝化,锡、铅等质地柔软,其粘接性能都是不同的。钢铁与铝合金比较容易粘接,不锈钢、铸铁、镍、铬、镉等就难以粘接,必须采用化学处理方法,除掉钝化层。

           非金属材料有塑料、橡胶、织物、陶瓷、玻璃、石料、宝石、混凝土、木材、竹材、纸板(张)、皮革、人造革、合成革、仿牛革、橡塑材料等。塑料又分为热固性和热塑性两大类,前者为不熔不溶的体型结构,后者为可熔可溶的线型结构。热固性塑料如环氧树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、不饱和聚酯树脂等,可用强度较高的环氧胶黏剂粘接,而热塑性塑料如聚苯乙烯、聚氯乙烯、ABS、聚碳酸酯、尼龙等,易选用室温固化环氧胶黏剂,还可用热熔胶和溶剂型环氧胶进行粘接。对于非极性的难粘塑料,如聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯等,需要对表面进行特殊处理,才能用改性环氧胶黏剂粘接。

    橡胶分为天然橡胶、合成橡胶、热塑性弹性体等。天然橡胶和合成橡胶的制品都是经过硫化成为交联结构的,在天然橡胶制品中又都含有再生胶与合成橡胶的成分。橡胶的特点是弹性大,易挠曲,应选用弹性环氧胶黏剂。

    陶瓷和玻璃为热膨胀系数小的极性材料,硬度高、脆性大,需要选用韧性好、室温固化的环氧胶黏剂。

    木材、纸板、织物、竹材、海绵、泡沫塑料等为多孔材料,非常容易吸收胶黏剂,应该选用改性环氧胶黏剂。

    复合材料包括玻璃纤维、碳纤维增强的热固性塑料和热塑性塑料、纸和棉布及石棉增强的层压材料、金属板与塑料和木材制成的复合板、金属箔与塑料膜或纸张制成的复合膜等。玻璃钢和层压材料的粘接都要选用强度高、耐热性好的环氧胶黏剂。

    不同材料的相互粘接可选用对每种材料都有粘接能力的环氧胶黏剂,应考虑环氧胶黏剂的弹性模量和热膨胀系数与被粘材料相近。

    2.3认真考虑胶黏剂对被粘物的湿润型

    胶黏剂对被粘物的湿润性是实现粘接的先决条件,湿润性与表面张力有关,尽量选用表面张力低于被粘物表面能的环氧胶黏剂,反之则不会完全湿润。例如聚乙烯(PE)的表面张力31mN/m,聚四氟乙烯(PTFE)的表面张力为18.5mN/m,环氧树脂的表面张力为47mN/m,因此,粘接PTFE就不能选用普通的环氧树脂胶黏剂,而氟化环氧树脂的表面张力只有20mN/m,就可用于粘接PE

    溶剂型环氧胶黏剂所含溶剂不同,湿润性亦不同。溶剂型胶黏剂比乳液型环氧胶黏剂表面张力小,因此,在低表面能的被粘物上湿润性好。

    2.4定要明确粘接的主要用途与目的

    粘接具有诸多用途,能够实现多重目的,包括连接、紧固、密封、堵漏、填充、定位、绝缘、防腐、隔潮、阻燃、耐油、导磁、导电、导热、贴片、邦定、嵌缝、修补、保护、灌注、恢复尺寸、辅助加工等。任何一种环氧胶黏剂的使用都会同时达到几个目的,应以其中之一为主去选用环氧胶黏剂,例如连接就要根据粘接部位是否受力、受力大小、力的种类,决定选用何种环氧胶黏剂。受力比较大的,要选用结构环氧胶黏剂。

    对于大面积的粘接和大批量的生产,选用的环氧胶黏剂固化速度不能太快,要有比较长的适用期,不能选用室温快固环氧胶。选用光固化胶必须是被粘物中至少有一种是透光的。电子工业中的导电连接或代替铅锡焊应选用环氧导电胶黏剂。总之,环氧胶黏剂的用途多种多样,要根据具体情况,切合实际地选用。

    2.5切莫忽视使用的环境因素

    粘接制品都要在一定的环境中使用,环境因素对粘接性能有着重要影响。因此,在选用环氧胶黏剂时绝对不能忽视使用的环境因素。这些因素包括温度、湿度、光、氧、水、臭氧、盐雾、化学介质、真空、辐射、微生物等,选用环氧胶黏剂时必须加以考虑。

    1.温度  环氧胶黏剂的性能与温度关系密切,随着温度升高粘结强度降低,在低温时胶层发生脆裂。不同的环氧胶黏剂有不同的耐热性,有的耐热性好,可以在较高温度下使用;有的耐热性差,只能在较低温度下使用。一般的环氧胶黏剂使用温度为-40~120℃,如果在150℃以上或-70℃以下长期使用,必须选用耐高温胶粘剂和耐超低温环氧胶黏剂。

    如果需要在高低温循环条件下工作,应选择既耐高温又耐低温的环氧胶黏剂。

     2.湿度  湿气和水分对粘接界面的稳定非常不利,可以说是有害无益。粘接件在使用中难免要接触空气和水分,因为水分子体积小、极性大,能够通过胶层类似毛细管作用而渗透、扩散、积累于粘接界面,取代已形成的次价键,水解某些化学键,使粘接界面破坏或自行脱开,造成粘接强度和耐久性降低。如果有应力、湿度与湿气的综合作用,则湿度的影响更为严重。

     3.化学介质 主要是指酸、碱、盐、油、溶剂等,不同品种的环氧胶黏剂,不同的固化条件,具有不同的耐受介质的能力。在燃油或润滑剂中,一些环氧胶黏剂随着时间推移强度反而会增加,其原因是介质起了增塑作用。加热固化的环氧胶黏剂耐化学介质性很好。一般来说,温度升高会使化学介质变差。应根据粘接件接触的介质类型和浓度选用环氧胶黏剂。

     4.户外 户外使用的粘接件所处的条件比较复杂,气候周期变化。风吹雨淋,酷暑严寒,热、光、氧、臭氧、紫外线等综合作用,会加速胶层的老化,使用寿命减短。特别是湿热、盐雾环境更为恶劣。因此,在户外条件下应选用加温固化或耐大气老化性能好的环氧胶黏剂。

    2.6慎重关注工艺实施的可能性

           各种不同品种的环氧胶黏剂要求不同的固化条件,有的只需接触压力,室温就能完成固化;有的不仅需要一定压力,还要加热才能固化;有的在室温下能够快速固化,有的固化则需很长时间。一般来说,加热固化的胶黏剂性能远优于室温固化,因此要求强度高、耐久性好、耐介质性强的粘接,应选用加热固化的环氧胶黏剂。

      选用胶黏剂不能只注重强度高、性能好,还必须考虑工艺条件是否允许。对于耐热性差和热敏感被粘物,例如热塑性塑料、电子元器件、橡胶制品等,或大型设备、易燃储罐、野外作业等,因加热困难度不能选用加温固化的环氧胶黏剂。对于大型、异形、极薄、很脆等不能加压或无法加压的零部件,不要选用加压固化的环氧胶黏剂。

      由于套接、嵌接接头结构不易加压,溶剂也难以完全挥发,因此,不能选用需要加压固化和溶剂型环氧胶黏剂。

      在连续生产的流水线上,如果不允许有很长的固化时间,就要选用快速固化的环氧胶黏剂,例如高、中温快固单组分环氧胶、光固化环氧胶等。对于大面积的粘接,需要较长的时间,不宜选用室温快速固化的环氧胶黏剂。

    2.7充分重视安全与环保

    环氧胶黏剂大多数比较易燃,存在火灾和爆炸的隐患,若是发生火灾或引发爆炸,不仅造成生命和财产损失,而且还会污染环境、危害健康。一定不可忽视环氧胶黏剂的安全性和环保性。为防患未然,确保安全,尽可能选用阻燃性和环保型环氧胶黏剂。

    无溶剂环氧胶、水性环氧胶、光固化环氧胶等,对环境和健康基本无危害。

    2.8尽量兼顾经济性和来源性

    总体而言,采用粘接技术受益是很明显的,使用很少的环氧胶黏剂就会解决很大的问题,节约很多的经费。但是在选用环氧胶黏剂时也必须充分兼顾经济性,尽量考虑环氧胶的价格和粘接后所创造的价值。在应急修补和用胶量少时,只要解决大问题,即使胶价高一点也无所顾忌。但对于产品制造、批量生产、所用胶量较大的情况,价格就要锱铢必较,在保证性能的前提下,尽量选用便宜的环氧胶黏剂,以免影响整体经济效益。

    随着粘接技术的广泛使用,环氧胶黏剂用量日益增加,国外引进的设备和技术很多方面都需要环氧胶黏剂。如果完全从国外进口,一耗外汇,二无保证,况且好多环氧胶黏剂国内已有产品,其性能也不逊国外产品,价格却很便宜,应尽量立足国内。环氧胶黏剂远途运输不便,还会增加成本,供应也不及时。因此应尽量就近解决,且勿舍近求远,这在选用环氧胶黏剂时也是不可忽略的。

    环氧胶黏剂选用既重要又艰难,需要考虑很多因素。以上所述几点原则在实际选用胶黏剂时难以同时满足,只能根据具体情况抓住关键要求再兼顾其他,做到综合分析,全面考虑,分清主次,比较异同,精心选择,找出最佳。初步选定的环氧胶黏剂,还要进行实际的粘接实验,测试力学性能数据和进行人工加速老化试验,能够满足预期要求,才算是最终选定的环氧胶黏剂。