高分子材料(塑料、橡胶)连接技术

高分子材料的连接技术

摘要：目前塑料的常用连接方式有粘接、机械连接、焊接等，粘接主要是通过粘合剂进行粘接，粘接方便快捷；机械连接是利用机械的方法达到目的。其中焊接是重要的一种，它具有连接强度高、表面连续性好、应用范围广、工艺简单、可实现机械化、生产效率高等优点，得到了广泛应用。随着高分子材料的广泛应用，高分子材料的连接技术也日趋重要。

关键词：粘接机械连接焊接广泛重要

虽然有各种方式可将树脂与其他树脂接合，但最简单、最广泛的方式则是，利用粘合剂予以粘接。

一、利用环氧树脂系粘合剂，环氧树脂粘合剂经过硬化後会变硬，因此一般都用来粘接要求强度的构件。

二、硅胶系粘合剂，硅胶系粘合剂的耐溶剂性较高，在广泛的温度环境下具有稳定的性质。几乎所有的硅胶粘合剂，在硬化後会出现具弹力的橡胶性状。换言之，若与要求粘接强度相较之下，反倒是适用于需要气密性、耐药品性的部份或严苛环境（温度范围广泛、极高温或极低温）下。

三、尿烷系粘合剂，由于尿烷系粘合剂和许多树脂与金属皆具有密合性，即使是环氧树脂系粘合剂或硅胶系粘合剂等无法获得充分粘接力的树脂（聚缩醛树脂等），也可进行良好的粘接效果。但有时会出现较为柔软、耐热性、耐溶剂性方面的问题。

高分子材料的机械连接与金属材料类似，有自攻螺钉连接、金属螺纹嵌件连接、塑料螺纹连接、铆钉连接、螺栓连接、卡入连接等。此处就不再仔细讨论。

高分子材料的焊接是最具有特殊性的，它与金属焊接有许多不同之处。焊接具有连接强度高、表面连续性好、应用范围广、工艺简单、可实现机械化、生产效率高等优点，得到了广泛应用。

(1)热熔焊接利用加热板或加热丝使被焊接的塑料件对接面熔化，再通过压力使对接面连接达到焊接牢固的目的。热融焊接常用于焊面为圆形的医用塑料制品及医用包装袋等的制作。比如，医用塑料输液瓶的瓶口、医用塑料或纸塑复合包装袋等。

(2)超声焊接超声焊接的原理是以 20kHz 的频率造成高速振动，使塑料与塑料的对接面因摩擦生热而融合；若用于塑料与金属的焊接，可在不足 1s 内将金属焊接于塑料驳口内。超声焊接是一种新颖的塑料二次加工技术，以其高效、优质、美观、节能等优势而发展起来。超声焊接使用范围广，可实施的方法多，如平面焊接法、铆接法、点焊法、镶嵌法等。

超声焊接已应用于血液透析器、血浆采集器等医用制品的制作中，如血浆单采离心分离器的杯体与压盖的焊接，采用此种焊接法替代了化学粘合，解决了离心杯高速旋转时引起的粘合剂融化现象，取得了良好的效果。此外，在医用防护口罩、防护服、输液器、球囊扩张导管的制作过程中也常采用这种方法。

(3)高频焊接高频焊接是利用热塑性塑料在高频电极间会因分子极化而随电场变化产生运动，分子间发生摩擦，使电能转变成热能，塑料本身生热直至熔融，从而达到连接的目的。高频焊接常用于血袋、引流袋、尿袋等袋类医用制品的制作和一些医用包装袋的封口。

(4)振动焊接振动焊接是一种通过摩擦生热的自限加热焊接方法。通常以一定的线性位移或角位移进行摩擦生热，使两块制件的接触面熔融。可用于大部分热塑性塑料，尤其适用于结晶性塑料如PE、PA、PP 等不易进行超声或熔融焊接的塑料。

振动焊接具有焊接速度快、能自动调节焊接温度、焊缝不出现过热、焊缝区很少有杂质等诸多优点，在医用塑料制品方面应用较多。特别适用于超声焊接不易实现的较长的线性接头和热板焊接需用较长时间完成的接头。

(5)激光焊接激光焊接是一种高速、非接触焊接热塑性塑料的方法。在正常的工作条件下，激光辐射非常强烈而集中，通过激光辐射将焊接部位挤在一起并在焊接接头区域留下散开的激光束以焊接塑料。激光焊接主要用于焊接敏感性塑料制品如含有线路板的配件、具有复杂几何形状的塑料制品及有严格洁净要求的塑料制品例如医药设备等[27]。

影响焊接质量的因素：

1.压力，对焊接表面施加适当的压力，焊接材料将由弹性向塑性过渡，还可以促进了分子相互扩散并挤去焊缝中的残余空气，从而增加焊接面密封性能。

2.时间，要有适当的热熔时间和足够的冷却时间。当热功率一定时，时间不够会

出现虚焊，时间过长会造成焊件变形，熔渣溢出，有时还会在非焊接部位出现热斑（变色）。必须保证焊接面吸收足够的热量达到充分熔融的状态，才能保证分子间充分扩散熔合，同时必须保证足够的冷却时间使焊缝达到足够的强度。3.熔融量，热熔时间和热功率协调调整才会得到最恰当的熔融量，保证足够的分子间融合，消除虚焊的现象。除了焊接设备和操作人员技能水平外，来之于塑料内部或外部的各种因素，对焊接质量有一定的影响，应当引起重视。

其他影响焊接质量的因素：塑料的吸湿性，如果焊接潮湿的塑料制品，内含的水分会在受热后化为蒸气跑出而在焊面上出现气泡，使焊接面密封性能减弱。吸湿较为严重的材料有PA、ABS、PMMA等。用这些材料做的制品，焊前必须进行干燥处理；塑料中的填充物，如玻璃纤维、滑石粉、云母等，它们改变了材料的物理特性。塑料中填充料的含量同塑料的可焊性和焊接质量有很大的关系。填充物含量低于20％的塑料可以正常进行焊接，不需要进行特殊的处理。填充物含量超过30％时，由于表面塑料比例不足，分子间融合的不够，会降低密封性；焊接面的清洁，焊接表面必须清洁没有杂质，才能保证足够的焊接强度和气密性。

参考文献：1、成都工学院塑料成型加工专业编，《塑料成型工艺学》，1976

2、《工程塑料应用》，1993年01期