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塑膜復合粘接過程的影響因素

發布時間:2015/07/06 20:37:56  閱讀量:3342 次

塑料薄膜的復合效果與粘合劑密切相關。優異的粘合除了需要選擇合適的粘合劑之外,粘接物的性能特點、各種環境因素等都對最終的粘接效果有影響,而實踐經驗也是保證良好粘接的重要因素。

影響復合粘接強度的因素

膠粘劑的自身強度

膠粘劑和被粘物應有足夠的內聚強度。膠層和被粘物本身的內聚強度,是最直接關系到粘接強度的因素。液相的膠粘劑需通過蒸發溶劑、冷卻、反應交聯等方式提高內聚強度。

膠粘劑的流動性

膠體的流動性增強,有利于膠粘劑的分散,可增加膠粘劑分子與被粘物表面的接觸量。降低膠體粘度,提高使用溫度,加大復合壓力,都是增加膠體的流動性的有效手段。需說明的是,粘度降低是指膠粘劑本體的粘度降低,而不只是多加溶劑的稀釋。

膠粘劑的潤濕性

降低膠粘劑的表面張力,提高被粘物的表面能,可提高膠粘劑在被粘物表面的潤濕性。潤濕性的提高有利于膠粘劑在被粘物表面的充分展開,使膠粘劑分子與被粘物表面充分靠近形成接觸點。降低膠粘劑的表面張力是有限度的,因此根據需要合理選擇膠、油墨、膜材及對膜材的后期處理是十分必要的。

被粘物表面的粗糙度

在膠粘劑和被粘物表面很好的潤濕前提下,對被粘物表面進行適當粗糙化處理,可增加膠粘劑與被粘物表面的實際接觸面積,加大被粘物比表面積,并可形成機械粘合效果。常用的方法是電暈處理,高壓下的帶電粒子對被粘物表面的沖擊產生極細小的微孔,從而提高被粘物的表面積。需要注意的是:1) 若膠粘劑分子不能很好的在被粘物表面濕潤,粗糙化反而會使實際接觸面積減少;2) 電暈處理后的表面能會衰減,為減慢衰減,應把處理后的材料在溫度較低且干燥清潔的條件下存放。

影響粘接強度的其他因素

1. 內應力

內應力源于膠層固化過程中因體積收縮而產生的收縮應力和膠層與被粘物二者膨脹系數不同。在受熱受冷時產生的熱應力,當內應力過大時(大于接觸點的作用力),會造成接觸點脫開,而使粘接強度下降。

2. 弱界面層

即在部分或全部界面內產生了低分子物的富集區,從而減弱或破壞了分子的接觸。弱界面層的出現是粘接力下降的主要原因之一。弱界面形成源于下面三個條件(同時存在同時產生)。

1) 膠粘劑與被粘物之間的粘接力,主要來源于分子間的相互作用力。

2) 低分子物在膠粘劑或被粘物中有滲析行為,通過滲析作用,低分子物遷移到界面形成富集區。

3) 低分子物分子對被粘物表面具有比膠粘劑分子更強的吸附力,使被粘物表面產生新的吸附平衡,低分子物分子被吸附,膠粘劑分子被解吸。

3. 環境的影響

環境對粘接的影響是多方面的,如清潔度、溫度、濕度,其中影響最大的是濕度,即空氣中水分的影響。

空氣中水分子在被粘物表面的吸附,不但形成弱界面層,還會影響膠粘劑的固化交聯反應。易吸濕材料水分高時,高溫熟化還有可能產生水泡,影響粘結強度和制品的外觀質量。在高濕度條件下使用膠粘劑時,空氣中的水分子還能進入到膠粘劑中影響膠粘劑的使用性能(水性膠粘劑及單組分濕固化型膠粘劑除外)。

聚氨酯粘合劑的固化

雙組分聚氨酯膠粘劑的固化

通常通過主劑(多為含羥基二元化合物)與固化劑(多為含異氰酸酯基的三元化合物)反應交聯成網狀達到固化的目的。一般情況下應使固化劑適當過量,摩爾比約為主劑的1.5倍左右。

固化劑適當過量的目的:充分交聯利于膠的耐熱耐介質性;提高固化溫度;抵消水分的影響。但是固化劑過量也不能過度,否則會造成膠膜柔軟度下降;膠粘劑強度降低(尤其是對非極性膜材);熱封處的膠接層已被破壞。若固化劑不足,會造成較量不足,內聚強度低;受熱時粘接力急劇降低易產生褶皺或脫層。

濕度(水分)、溫度等對固化的影響

水分對固化的影響

1) 對濕固化聚氨酯膠粘劑,在使用時必須保持足夠的絕對濕度,才能使膠粘劑獲得足夠的水分,保證固化的完全。

2) 對雙組分聚氨酯膠粘劑,過多的水分會消耗過多的固化劑(固化劑是異氰酸酯基團的),使配比失衡,影響固化效果,進而影響膠層的耐高溫性和耐介質性。

2. 乙醇對固化的影響

溶劑中乙醇含量較低時消耗少量固化劑,降低了交聯密度(增加了游離的支鏈),影響耐熱耐介質性。含量較高時會大量消耗固化劑,造成固化不完全。因此在工作中要選擇水份。乙醇含量低的溶劑,并防止儲運和使用中的二次污染。

3. 溫度對固化的影響

聚氨酯膠粘劑可以在室溫條件下固化,但固化所需時間較長,為縮短固化時間可提高溫度(也可以通過加入催化劑來實現)。提高溫度還有利于初期膠粘劑的軟化,增強被粘物表面的濕潤,可增加分子間的接觸點。但溫度過高固化過快,應力不易釋放掉,易造成后期粘接強度衰減。

生產過程中影響膠粘劑性能的要素

除了使用過程中相關的影響因素之外,在膠粘劑生產過程中,多種因素會造成膠粘劑的性能不同,需要特別注意。

1) 原料不同,產品的性能不同;原料相同,配比、工藝操作條件不同,產品性能也有差異。

2) 復合用膠多為聚酯型或聚酯聚醚混合型,為便于調整控制粘合劑的品質,主要生產廠家均自己合成聚酯。采用不同廠家的原料最終得到的產品的性能也不同。

因此,不同廠家即使同一牌號的產品也會有性能差異,通常應選用質量穩定的廠家的產品。





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