胶粘剂粘接机理及粘接技术备课讲稿
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B、脱除油脂 1、溶剂除油：
常用溶剂： 丙酮、甲乙酮、汽油、无水乙醇； 四氯化碳、三氯乙烯、过氯乙烯等
2、碱液除油： 特点：主要用于动植物油的去除，但
除矿物油效果差，常需配制碱液清洗剂。
碱液除油清洗剂配方：
配方
钢铁 铜及其合金 铝及其合金
氢氧化钠：50-60g/L
—Байду номын сангаас
—
碳酸钠： 50-60g/L
D、表面化学处理
1、金属的表面活化或钝化 2、难粘材料的表面活化
PE/PP: 配方：重铬酸钾（5份）+ 浓硫酸（60份）+水（3份） 处理条件：60-70℃/10-20min
PTFE: 配方：
金属钠 （23g） + 精萘 （128g） + 四氢呋喃（1000ml） 处理条件：室温 ，1-5min。
• 软质聚氯乙烯 • 橡胶
• 养护时间 • 施工压力 • 施工环境
• 温度
判断润湿性可用接触角来衡量，可用Young方程来表示：
SV = LV cos + SL
式中，θ为接触角，也称为润湿角；γSV为固气界面张力；γLV 为液气界面张力；γSL为固液界面张力。
此式应处于热力学平衡状态才有意义。
LV 液滴
SV
SL
图1—1 液体在固体表面上的浸润状态
可从接触角(润湿角)判断润湿：
习惯上将液体在固体表面的接触角θ= 90º时定为润湿 与否的分界点。
θ＞90º 为不润湿，θ＜90º为润湿，接触角θ越小， 润湿性能越好。
2、 表面及界面自由能
Zisman将固体表面分为高能表面和低能表面。凡表面能 >200mN／m为高能表面，金属、金属氧化物和无机化合 物的表面，都是高能表面，表面能<100mN／m为低能表 面，有机化合物、聚合物和水都属低能表面。高能表面的 临界表面张力γc >胶黏剂的γLV ，容易铺展润湿；低能表面 的γc < 一般胶黏剂的γLV ，所以不易铺展润湿。
临界表面张力γc较大的被粘物，选择比被粘物γc小的胶 黏剂比较容易，有较多的胶黏剂品种可供选择。但γc 越小， 则越不容易选择能有效润湿的胶黏剂。例如，聚四氟乙烯 (PTFE)的γc只有19mN／m，很不容易找到表面张力比这还 小的胶黏剂，所以PTFE具有难粘的特性，利用这一特性，将 PTFE热喷涂于锅面，就可以制成不粘锅。
10-20g/L
—
磷酸钠： 86-100g/L
10-20g/L 10-30g/L
硅酸钠： 10-15 g/L
25g/L
3-5g/L
OP乳化剂： —
2-3g/L
2-3g/L
处理条件：80℃/30min 70℃/30min 50℃/10min
3、超声波除油 适合结构复杂的构件。
C、除锈
1、机械法：
2、化学法： 硫酸+缓蚀剂（硫脲、联苯胺、食盐等） 盐酸+缓蚀剂（六次甲基次胺、甲醛等）
第7章 粘接机理及粘接技术
7.1 粘接机理
7.1.1 界面接触与粘接
理想的粘接强度，必需条件：紧密接触
液体的接触角为0或接近0； 黏度低，即不得大于几毫帕秒； 能驱除被粘物接头间所夹空气。
对高分子被粘物而言，这种扩散是相互进行的；金 属或无机物由于受结晶结构的约束，分子较难运动，但 胶黏剂在硬化前，分子可以扩散到表面氧化层的微孔中 去，达到分子的紧密接触，最后仍能形成以次价力为主 的或化学键的粘接键。这就是粘接的基本过程。全过程 的关键作用是润湿、扩散和形成粘接键。
1、 浸润平衡
为形成良好的粘接，首先要求胶粘剂分子和被粘接材 分子充分接触。为此，一般要将被粘接体表面的空气、 或者水蒸气等气体排除，使胶粘剂液体和被粘接材接 触。即将气—固界面转换成液—固界面，这种现象叫做 润湿，其润湿能力叫做润湿性。
胶黏剂在涂胶阶段应当具有较好的流动性，而且其表面 张力应小于被粘物的表面张力。这意味着，胶黏剂应当在 被粘物表面产生润湿，能自动铺展到被粘物表面上。 当被粘物表面存在凹凸不平和峰谷的粗糙表面形貌时， 能因胶黏剂的润湿和铺展，起填平峰谷的作用，使两个被 粘物表面通过胶黏剂而大面积接触，并达到产生分子作用 力的0.5 nm以下的近程距离。
要想粘接PTFE，只有利用钠-萘溶液进行化学处理或利用低 温等离子体进行处理使表面改性，才能进行粘接。
通常金属、玻璃、陶瓷、（木材）等无机 物表面张力很大，容易被胶粘剂湿润，粘接容 易。但当其表面被油污染后，表面张力变小， 湿润变差，常使粘接失败，这就是涂胶前进行 脱脂处理的原因。
A、表面清理 除杂、除污、脱漆等。
表面清洁
针对不同的表面污染采用不同的清洁剂：
污染类型 指纹 水汽 油、脂 重度油污 脱模剂
清洁剂 异丙醇（IPA） 异丙醇（IPA） 庚烷（Heptane） 丁酮（MEK） 向制造商咨询
• 注意：对于塑料基材，进行合适的清洁非常重要！
3 界面扩散
胶黏剂分子或分子链段与处于熔融或表面溶胀状态的 被粘聚合物表面接触时，分子之间会产生相互跨越界面的 扩散，界面会变成模糊的弥散状，两种分子也可能产生互 穿的缠绕。这时，虽然分子间只有色散力的相互作用，也 有可能达到相当高的粘接强度。
粘接失败的原因?
压敏胶与底材不匹配
Water Drop Substrate
on clean metal surface
Water Drop Substrate surface
on polyethylene
表面平整度
粗 糙 的 表 面 Textured Surface
• 表面污染
• 脱模剂
• 尘埃 • 增塑剂迁移
这就要求要选择能起良好润湿效果的胶黏剂。同时，也 要求被粘物表面事先要进行必要的清洁和表面处理，达到最 宜润湿与粘接的表面状态。要尽量避免润湿不良的情况。
如果被粘物表面出现润湿不良的界面缺陷，则在缺陷的周 围就会发生应力集中的局部受力状态；此外，表面未润湿的 微细孔穴，粘接时未排尽或胶黏剂带入的空气泡，以及材料 局部的不均匀性，都可能引起润湿不良的界面缺陷，这些都 应尽量排除。
若胶黏剂与高分子材料被粘物的相容性不好，或润湿 性不良，则胶黏剂分子因受到斥力作用，链段不可能发 生深度扩散，只在浅层有少许扩散，这时界面的轮廓显 得分明。只靠分子色散力的吸引作用结合的界面，在外 力作用下，容易发生滑动，所以粘接强度不会很高。
常用溶剂： 丙酮、甲乙酮、汽油、无水乙醇； 四氯化碳、三氯乙烯、过氯乙烯等
2、碱液除油： 特点：主要用于动植物油的去除，但
除矿物油效果差，常需配制碱液清洗剂。
碱液除油清洗剂配方：
配方
钢铁 铜及其合金 铝及其合金
氢氧化钠：50-60g/L
—Байду номын сангаас
—
碳酸钠： 50-60g/L
D、表面化学处理
1、金属的表面活化或钝化 2、难粘材料的表面活化
PE/PP: 配方：重铬酸钾（5份）+ 浓硫酸（60份）+水（3份） 处理条件：60-70℃/10-20min
PTFE: 配方：
金属钠 （23g） + 精萘 （128g） + 四氢呋喃（1000ml） 处理条件：室温 ，1-5min。
• 软质聚氯乙烯 • 橡胶
• 养护时间 • 施工压力 • 施工环境
• 温度
判断润湿性可用接触角来衡量，可用Young方程来表示：
SV = LV cos + SL
式中，θ为接触角，也称为润湿角；γSV为固气界面张力；γLV 为液气界面张力；γSL为固液界面张力。
此式应处于热力学平衡状态才有意义。
LV 液滴
SV
SL
图1—1 液体在固体表面上的浸润状态
可从接触角(润湿角)判断润湿：
习惯上将液体在固体表面的接触角θ= 90º时定为润湿 与否的分界点。
θ＞90º 为不润湿，θ＜90º为润湿，接触角θ越小， 润湿性能越好。
2、 表面及界面自由能
Zisman将固体表面分为高能表面和低能表面。凡表面能 >200mN／m为高能表面，金属、金属氧化物和无机化合 物的表面，都是高能表面，表面能<100mN／m为低能表 面，有机化合物、聚合物和水都属低能表面。高能表面的 临界表面张力γc >胶黏剂的γLV ，容易铺展润湿；低能表面 的γc < 一般胶黏剂的γLV ，所以不易铺展润湿。
临界表面张力γc较大的被粘物，选择比被粘物γc小的胶 黏剂比较容易，有较多的胶黏剂品种可供选择。但γc 越小， 则越不容易选择能有效润湿的胶黏剂。例如，聚四氟乙烯 (PTFE)的γc只有19mN／m，很不容易找到表面张力比这还 小的胶黏剂，所以PTFE具有难粘的特性，利用这一特性，将 PTFE热喷涂于锅面，就可以制成不粘锅。
10-20g/L
—
磷酸钠： 86-100g/L
10-20g/L 10-30g/L
硅酸钠： 10-15 g/L
25g/L
3-5g/L
OP乳化剂： —
2-3g/L
2-3g/L
处理条件：80℃/30min 70℃/30min 50℃/10min
3、超声波除油 适合结构复杂的构件。
C、除锈
1、机械法：
2、化学法： 硫酸+缓蚀剂（硫脲、联苯胺、食盐等） 盐酸+缓蚀剂（六次甲基次胺、甲醛等）
第7章 粘接机理及粘接技术
7.1 粘接机理
7.1.1 界面接触与粘接
理想的粘接强度，必需条件：紧密接触
液体的接触角为0或接近0； 黏度低，即不得大于几毫帕秒； 能驱除被粘物接头间所夹空气。
对高分子被粘物而言，这种扩散是相互进行的；金 属或无机物由于受结晶结构的约束，分子较难运动，但 胶黏剂在硬化前，分子可以扩散到表面氧化层的微孔中 去，达到分子的紧密接触，最后仍能形成以次价力为主 的或化学键的粘接键。这就是粘接的基本过程。全过程 的关键作用是润湿、扩散和形成粘接键。
1、 浸润平衡
为形成良好的粘接，首先要求胶粘剂分子和被粘接材 分子充分接触。为此，一般要将被粘接体表面的空气、 或者水蒸气等气体排除，使胶粘剂液体和被粘接材接 触。即将气—固界面转换成液—固界面，这种现象叫做 润湿，其润湿能力叫做润湿性。
胶黏剂在涂胶阶段应当具有较好的流动性，而且其表面 张力应小于被粘物的表面张力。这意味着，胶黏剂应当在 被粘物表面产生润湿，能自动铺展到被粘物表面上。 当被粘物表面存在凹凸不平和峰谷的粗糙表面形貌时， 能因胶黏剂的润湿和铺展，起填平峰谷的作用，使两个被 粘物表面通过胶黏剂而大面积接触，并达到产生分子作用 力的0.5 nm以下的近程距离。
要想粘接PTFE，只有利用钠-萘溶液进行化学处理或利用低 温等离子体进行处理使表面改性，才能进行粘接。
通常金属、玻璃、陶瓷、（木材）等无机 物表面张力很大，容易被胶粘剂湿润，粘接容 易。但当其表面被油污染后，表面张力变小， 湿润变差，常使粘接失败，这就是涂胶前进行 脱脂处理的原因。
A、表面清理 除杂、除污、脱漆等。
表面清洁
针对不同的表面污染采用不同的清洁剂：
污染类型 指纹 水汽 油、脂 重度油污 脱模剂
清洁剂 异丙醇（IPA） 异丙醇（IPA） 庚烷（Heptane） 丁酮（MEK） 向制造商咨询
• 注意：对于塑料基材，进行合适的清洁非常重要！
3 界面扩散
胶黏剂分子或分子链段与处于熔融或表面溶胀状态的 被粘聚合物表面接触时，分子之间会产生相互跨越界面的 扩散，界面会变成模糊的弥散状，两种分子也可能产生互 穿的缠绕。这时，虽然分子间只有色散力的相互作用，也 有可能达到相当高的粘接强度。
粘接失败的原因?
压敏胶与底材不匹配
Water Drop Substrate
on clean metal surface
Water Drop Substrate surface
on polyethylene
表面平整度
粗 糙 的 表 面 Textured Surface
• 表面污染
• 脱模剂
• 尘埃 • 增塑剂迁移
这就要求要选择能起良好润湿效果的胶黏剂。同时，也 要求被粘物表面事先要进行必要的清洁和表面处理，达到最 宜润湿与粘接的表面状态。要尽量避免润湿不良的情况。
如果被粘物表面出现润湿不良的界面缺陷，则在缺陷的周 围就会发生应力集中的局部受力状态；此外，表面未润湿的 微细孔穴，粘接时未排尽或胶黏剂带入的空气泡，以及材料 局部的不均匀性，都可能引起润湿不良的界面缺陷，这些都 应尽量排除。
若胶黏剂与高分子材料被粘物的相容性不好，或润湿 性不良，则胶黏剂分子因受到斥力作用，链段不可能发 生深度扩散，只在浅层有少许扩散，这时界面的轮廓显 得分明。只靠分子色散力的吸引作用结合的界面，在外 力作用下，容易发生滑动，所以粘接强度不会很高。