快速测试胶粘剂的粘附强度方法

快速测试胶粘剂的粘附强度方法

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粘附强度是指胶粘剂粘结到基底材料上的粘接强度衡量标准。当胶粘剂粘接到一个物体上或者表面上时，就会出现许多物理的、机械的和化学的力，它们彼此之间会相互影响。在产品能够被应用之前需要测试这些力。大量的不同胶粘剂产品、基底材料和应用以及诸如胶水、霜、凝胶、涂料和油漆等产品的粘附力特性都需要不同的粘合试验。

1. 实验准备

为准备试验样品，选用不锈钢（材料编号为1.4301），用于粘附体、基座和压型块。10毫米直径的压型块有78.5 mm²的粘结面积。用砂纸（粒度为K1200）湿磨和抛光，机械处理压型块和基座。清除抛光膏后，用己烷清洗，并用无纤维布擦拭。另一个清洗程序是，压型块和基座被放入乙醇中，并在超声波浴（频率40 kHz）中处理20分钟。之后，取出所有的部件，并在常温下挥发干燥。我们使用TSU-L压型块来进行测试，一个压型块的质量大约是37.04 g，它与旋转轴的距离是62.8 mm。

连接过程如图1所示。胶粘剂用于带有直接置换管道的压型块（a），以确保重复使用7 μl的量。引导套筒放置在样品表面（b），压型块插入（c）并与样品（d）粘结。胶粘剂的固化条件如表1所示。

图1 测试样品的制备

80°C温度下固化3小时后，从烘箱中取出测试样品，然后在测试前一小时冷却至室温。

表1 固化条件

Loctite 435 24小时25℃

2. 测试程序

使用LUMiFrac粘附强度分析仪进行测试，如图2所示。离心技术的试验原理是基于旋转。在旋转运动中，离心力Fc=mw²r。

图2 LUMiFrac粘附强度分析仪

其中，m r是旋转轴的距离。旋转速度的增加会导致负载增加。如果负载超过了样品的粘附强度，试验压模块就会在引导套筒内向外移动。试验压模的分离也会被自动检测到。使用SEPView测量软件，可计算断裂力和粘附强度。

图3

该仪器通过USB连接到电脑上。接口用于控制仪器（测试参数的传输）和结果的传输。当前的转子-转速被不断地传送到电脑软件。断裂时刻的转速和断裂时间被保存到相关的样品位置。

将准备好的样品插入到模块中进行裂缝检测，然后放置在转子上。之后，关闭转子和离心机盖。图4显示了带有8个通道（测试位置）的LUMiFrac 的转子。

图4 有8个通道的LUMiFrac转子

在启动软件后，选择所用的压型块，并输入与样品位置相关的样品编号。接下来选择负载变化并增大，初始化数据记录开始离心。测试完成后，记录的数据被导出到Excel中。

3. 结果

所有的测试都是在10 N/s的线性负载增加的条件下进行的。离心机内的温度被设置为20°C。图5显示在测试过程中转速和温度的变化，垂直的红色虚线为故障时间。

图5 转速和温度随时间的变化

表2给出了与Loctite 435粘结的试样的测试结果。

表2 Loctite 435在25℃下固化24小时的结果

断裂力范围：512 N-647 N

图6 Loctite 435的破坏形态

图6显示了与Loctite 435粘结的样品（上部区域的不锈钢压型块和下面的基座）的失效模式。所有的样品都显示出粘性的失效。大多数氰基丙烯酸酯胶粘剂留在了压型块上。环形的隆起物（胶粘剂）在所有的基座上都可见。

表3 Lumifrac粘附强度分析仪与传统拉力机的对比由表3可知，相比传统拉力机，Lumifrac粘附强度分析仪具有测试快速、重复性好等特点。

4. 结论

由此可见，lumifrac粘附强度分析仪可快速有效的用于胶粘剂的粘附强度的测试，这对粘合剂、密封剂、层压板、电子仪器、化妆品、医疗设备包装、普通包装的密封强度以及一些非常重视粘接强度测量的研究和质量控制有很大的意义。

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