影響粘接力的因素.doc

影響粘接力的因素粘接力是指膠粘劑與別粘物表面之間的連接力，它的產(chǎn)生不僅取決于膠粘劑和被粘物表面結(jié)構(gòu)和狀態(tài)，而且還與粘接過程的工藝條件密切相關(guān)。粘接力是膠粘劑與被粘物在界面上的作用力或結(jié)合力，包括機(jī)械嵌合力、分子間力和化學(xué)鍵力。機(jī)械嵌合力是膠粘劑分子經(jīng)擴(kuò)散滲透進(jìn)入被粘物表面孔隙中固化后鑲嵌而產(chǎn)生的結(jié)合力。這種機(jī)械嵌合力雖然很小，卻是不可忽略的。分子間力是膠粘劑與被粘物之間分子相互吸引的力，包括范德華力和氫鍵， 其作用距離為0.30.5nm。范德華力是色散力、取向力、誘導(dǎo)力的總稱；氫鍵比范德華力大很多，接近于弱的化學(xué)鍵?；瘜W(xué)鍵力是膠粘劑與被粘物表面能夠形成的化學(xué)鍵，有共價鍵、配價鍵、離子鍵、金屬鍵等，鍵能比分子間力高得多，化學(xué)鍵的將誒和是很堅(jiān)牢的，對粘接強(qiáng)度的影響極大。膠黏劑的極性太高，有時候會嚴(yán)重妨礙濕潤過程的進(jìn)行而降低粘接力。分子間作用力是提供粘接力的因素，但不是唯一因素。某些特殊情況下，其他因素也能起主導(dǎo)作用?；瘜W(xué)鍵形成理論化學(xué)鍵理論認(rèn)為膠黏劑與被粘物分子之間除相互作用力外，有時還有化學(xué)鍵產(chǎn)生，例如硫化橡膠與鍍銅金屬的膠接界面、偶聯(lián)劑對膠接的作用、異氰酸酯對金屬與橡膠的膠接界面等的研究，均證明有化學(xué)鍵的生成?；瘜W(xué)鍵的強(qiáng)度比范德化作用力高得多；化學(xué)鍵形成不只可以提高粘附強(qiáng)度，還可以克服脫附使膠接接頭破壞的弊端。但化學(xué)鍵的形成并不普通，要形成化學(xué)鍵必須滿足一定的量子化 件，所以不可能做到使膠黏劑與被粘物之間的接觸點(diǎn)都形成化學(xué)鍵。況且，單位粘附界面上化學(xué)鍵數(shù)要比分子間作用的數(shù)目少得多，因此粘附強(qiáng)度來自分子間的作用力是不可忽視的弱界層理論當(dāng)液體膠黏劑不能很好浸潤被粘體表面時，空氣泡留在空隙中而形成弱區(qū)。又如，當(dāng)中含雜質(zhì)能溶于熔融態(tài)膠黏劑，而不溶于固化后的膠黏劑時，會在固體化后的膠粘形成另一相，被粘體與膠黏劑整體間產(chǎn)生弱界面層（ WBL 發(fā)生 WBL 除工藝因素外，聚合物成網(wǎng)或熔體相互作用的成型過程中，膠黏劑與外表吸附等熱力學(xué)現(xiàn)象中產(chǎn)生界層結(jié)構(gòu)的不均勻性。不均勻性界面層就會有 WBL 呈現(xiàn)。這種 WBL 應(yīng)力松弛和裂紋的發(fā)展都會不同，因而極大地影響著材料和制品的整體性能。擴(kuò)散理論兩種聚合物在具有相容性的前提下，當(dāng)它相互緊密接觸時，由于分子的布朗運(yùn)動或鏈段的擺產(chǎn)生相互擴(kuò)散現(xiàn)象。這種擴(kuò)散作用是穿越膠黏劑、被粘物的界面交織進(jìn)行的擴(kuò)散的結(jié)果導(dǎo)致界面的消失和過渡區(qū)的發(fā)生。粘接體系借助擴(kuò)散理論不能解釋聚合物材料與金屬、玻璃或其他硬體膠粘，因?yàn)榫酆衔锖茈y向這類材料擴(kuò)散。靜電理論當(dāng)膠黏劑和被粘物體系是一種電子的接受體 - 供給體的組合形式時，電子會從供給體（如金屬）轉(zhuǎn)移到接受體（如聚合物）界面區(qū)兩側(cè)形成了雙電層，從而發(fā)生了靜電引力。干燥環(huán)境中從金屬外表快速剝離粘接膠層時，可用儀器或肉眼觀察到放電的光、聲現(xiàn)象，證實(shí)了靜電作用的存在但靜電作用僅存在于能夠形成雙電層的粘接體系，因此不具有普遍性。此外，有些學(xué)者指出：雙電層中的電荷密度必須達(dá)到 1021 電子 / 厘米 2 時，靜電吸引力才干對膠接強(qiáng)度產(chǎn)生較明顯的影響。而雙電層棲移電荷產(chǎn)生密度的最大值只有 1019 電子 / 厘米 2 有的認(rèn)為只有 1010-1011 電子 / 厘米 2 因此，靜電力雖然確實(shí)存在于某些特殊的粘接體系，但決不是起主導(dǎo)作用的因素。機(jī)械作用力理論從物理化學(xué)觀點(diǎn)看，機(jī)械作用并不是發(fā)生粘接力的因素，而是增加粘接效果的一種方法。膠黏劑滲透到被粘物表面的縫隙或凹凸之處，固化后在界面區(qū)產(chǎn)生了嚙合力，這些情況類似釘子與木材的接合或樹根植入泥土的作用。機(jī)械連接力的實(shí)質(zhì)是摩擦力。粘合多孔資料、紙張、織物等時，機(jī)構(gòu)連接力是很重要的但對某些堅(jiān)實(shí)而光滑的外表，這種作用并不顯著。影響膠粘及其強(qiáng)度的因素上述膠接理論考慮的基本點(diǎn)都與粘料的分子結(jié)構(gòu)和被粘物的外表結(jié)構(gòu)以及它之間相互作用有關(guān)。從膠接體系破壞實(shí)驗(yàn)表明，膠接破壞時也現(xiàn)四種不同情況：1. 界面破壞：膠黏劑層全部與粘體表面分開（膠粘界面完整脫離）2. 內(nèi)聚力破壞：破壞發(fā)生在膠黏劑或被粘體本身，而不在膠粘界面間；3. 混合破壞：被粘物和膠黏劑層自身都有局部破壞或這兩者中只有其一。這些破壞說明粘接強(qiáng)度不只與被粘劑與被粘物之間作用力有關(guān)，也與聚合物粘料的分子之間的作用力有關(guān)。高聚物分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)，以及聚集態(tài)都強(qiáng)烈地影響膠接強(qiáng)度，研究膠黏劑基料的分子結(jié)構(gòu)，對設(shè)計(jì)、合成和選用膠黏劑都十分重要。電氣、電子工業(yè)中膠粘劑應(yīng)用膠粘劑在電氣、電子工業(yè)上的應(yīng)用多種多樣，從微電路定位直到大電機(jī)線圈的粘接。電氣用膠粘劑除要求機(jī)械緊固外，還有導(dǎo)電、絕緣、減振、密封和保護(hù)基材等要求。其不同應(yīng)用所要求的特性包括：使用壽命從數(shù)秒至幾年不等，工作溫度從-270500，用量從不足微克到超過1噸。環(huán)氧膠在電氣、電子工業(yè)中的應(yīng)用最為廣泛，因?yàn)樗ㄓ眯詮?qiáng)、粘接性優(yōu)、適應(yīng)性寬、使用方便、電性能好、又耐老化。有機(jī)硅膠粘劑適用于要求柔韌性、溫度范圍寬、高頻、高溫和大氣污染的場合。在要求快速裝配、強(qiáng)度較低和工作溫度不高的條件下可用熱熔膠。選用丙烯酸酯膠粘劑主要是考慮它們有優(yōu)異的電性能、穩(wěn)定性、良好的耐老化性和透明性，且能快速固化。聚氨酯膠粘劑從低溫至121始終保持柔軟、堅(jiān)韌、牢固。預(yù)涂聚乙烯醇縮丁醛可以形成堅(jiān)韌且易組裝的接頭。膠粘劑在微電子領(lǐng)域中的三種主要應(yīng)用是：(1)管心粘接；(2)電路元件與基板粘接；(3)封裝。另外的主要應(yīng)用是印制線路板。由于必須要耐250的焊接溫度，因而限制了膠粘劑用于鋼箔與層壓印制線路板的粘接。膠粘劑也用于大型設(shè)備，例如發(fā)電機(jī)、變壓器和其他高溫下運(yùn)轉(zhuǎn)的設(shè)備，以及必須在惡劣環(huán)境和高溫條件下運(yùn)轉(zhuǎn)20-40年的設(shè)備。很多設(shè)備的尺寸排除了烘箱固化的可能性。而銅和其他金屬的熱傳導(dǎo)又使局部加熱無法實(shí)現(xiàn)。因此，必須跟用室溫固化的膠粘劑。幾乎在所有的電子設(shè)備上都能找到膠粘劑的應(yīng)用，例如雷達(dá)天線復(fù)合材料的粘接，為電子元件的工作提供了導(dǎo)熱和導(dǎo)電的作用。還有導(dǎo)彈前錐體環(huán)的粘接。典型的應(yīng)用有：(1)航船防空系統(tǒng)中跟蹤/照射雷達(dá)用的天線反射器。(2)用于外部介電窗與基體粘接美國的丹麥眼睛蛇(Cobra DaYe)相控陣?yán)走_(dá)系統(tǒng)。(3)用導(dǎo)熱膠膜鉆接三叉戟MKs(Trident MKs)導(dǎo)彈制導(dǎo)計(jì)算機(jī)各種電子元件。(4)在空中交通指揮雷達(dá)中，將固化的環(huán)氧層壓件粘接于金屬構(gòu)架上。印制電路板印制電路板無論是則性還是撓性的，都離不開膠粘劑。對于環(huán)氧-玻璃板來說，可用縮醛-酚醛、丁腈-酚醛或改性環(huán)氧，最高使用溫度約1500。當(dāng)在260高溫下使用時，應(yīng)采用玻璃-有機(jī)硅層壓板或銅聚四氟乙烯復(fù)合板。剛性印制線路板的疊層裝配，可用涂有熱塑性或熱固性膠粘劑的塑料薄膜粘接在一起。有時復(fù)雜的裝配件要求薄的、撓性印制電路，此時使用RTV硅橡膠涂層，不僅可作絕緣涂敷層，而且還能減振，由為這種振動會在焊接接頭上增加不希望的疲勞負(fù)荷。另外，在受力的元件上涂敷環(huán)氧膠和有機(jī)硅膠，以減少沖擊和振動的影響。電子元件用膠粘劑70%為環(huán)氧膠，30%為硅酮膠。1、在絕緣封裝上的應(yīng)用：1）環(huán)氧樹脂膠：配方一、聚壬二酸酐改性環(huán)氧樹脂（可折性）E-44（61010#） 100，620#聚硫 20，320#尿醚 10，鄰苯二甲酸二丁酯 40-70，聚壬二酸酐 10，石英粉 50，拉=36-40Mpa，R體