粘合剂的特性
粘合剂为人类所知已有数千年的历史。最早的粘合剂是基于从煮沸的骨头、白蛋白等中获得的蛋白质。这些粘合剂通常比它们粘合在一起的木材更坚固。今天的粘合剂基于多种化学物质。它们用于粘合许多不同的基材。粘合剂要么是低分子量反应性液体(结构粘合剂),要么是(增粘的)粘弹性聚合物(压敏粘合剂)。在第一种情况下,粘合剂以液体形式涂敷到基材上,然后进行化学交联(固化),在第二种情况下,使用适当的压力进行涂敷,无需任何后固化。
胶粘剂在几乎所有行业中都有大量应用,并且已经取代了传统的连接方法,例如螺栓、铆钉、螺钉、螺母、焊缝和焊点。1与机械紧固件相比,粘合剂的重要优势是减少了材料、人工和机器成本;更快的组装;使用方便; 如果需要,更容易拆卸零件。
与传统的机械紧固件相比,粘合剂具有许多设计和性能优势;与机械紧固件不同,粘合剂提供的接头具有更平滑的轮廓并且更美观。与机械紧固件相比,粘合接头还提供更好的强度重量比,并提供更大的应力承载区域和更均匀的应力分布,从而使组件更轻、更坚固。其他重要的性能优势包括改进的抗冲击性、较低的残余应力、更好的密封能力以及大大减少的电偶腐蚀。
无论物理和机械性能(例如热膨胀系数、弹性模量和界面能)是否不匹配,粘合剂都能够连接任何材料组合。它们也非常适合连接薄的和/或小的零件。
尽管有许多好处,粘合接头也有一些局限性。例如,它们的工作温度范围(远)小于金属紧固件,并且低于玻璃化转变温度和低于脆化点的机械和物理性能与高于这些温度的那些明显不同。(热塑性)粘合剂的另一个主要缺点是相对较低的抗蠕变性和抗疲劳性。在高温和循环载荷下的特殊性,粘合接头的蠕变速度比机械紧固接头高得多。通常,蠕变速率随温度和施加的应力呈指数增长。在热固性粘合剂的情况下,玻璃化转变温度应比组件的预期使用温度高约 50°C。
对于要求非常高且可预测的长期粘合可靠性的苛刻应用,粘合接头通常与机械紧固件结合使用。然而,焊接或安装机械紧固件通常更耗时且更昂贵。