「塑料」一詞包括許多合成材料,有許多分類方法。最簡單的是將其大致分成以下三種基本類型:
· 熱固型
· 熱塑型
· 彈性體
然而,這種簡單分類方法,對於確定粘接性能是不夠的,因每種塑料被粘物的不同,化學結構及最終的物理特性,才是影響粘合成敗的決定因素。
象所有被粘合材料一樣,塑料粘合必須具備兩個先決條件:
1.粘合劑必須能潤溼塑料。例如塑料的表面張力必須大於或等於粘合劑的表面張力。
2.塑料表面必須具有促進粘合的特性。如界面處粘合劑與被粘物間的化學和物理反應。
如果其中一個條件不具備,有問題的塑料通常不適合於粘合;如果兩者都不具備,那麼這樣的塑料不經過預處理,就不可能被粘合。
如果粘合劑的表面能等於或小於被粘物體的表面能時,粘合劑可以較好地潤溼被粘合的表面。
塑料被粘物表層的影響
時常碰到的塑料被粘物,問題在於其容積特性(材料本身的基本特性)與表面特性不一致。不一致的原因在於塑料被粘物的成分與製造過程。無論選擇何種粘合劑,弱表面層產生低的「粘合」強度。
塑料中的低分子量成分
許多塑料含有低分子量成分,包括穩定劑、非反應成分、殘留溶劑、增塑劑及各種填充材料。如果所有這些成分留在表面上將會影響粘合。多數成分趨於向表面移動(位移)並聚集在那裡,從而在基體表面形成一個分離層,這將極大地削弱可能獲得的粘合強度,甚至阻止粘合。
內部與外部脫模劑
使用外部與內部脫模劑,以確保注模或衝壓的塑料部件容易脫模。如果脫模劑與塑料顆粒混合併在注塑過程起作用,稱之為「內部」脫模劑,其形成的表面通常較難或不能粘合。這種脫模劑分布於整個塑料部件內,以致於即使打磨表面也不起作用。
另一方面,外部脫模劑用時噴射在操作模具上其基本成分有石臘、肥皂和油(如矽酮油)。這種脫模劑由於其處理方式,不僅存在於表面而且存在於內表層。機械粗加工(如打磨)最適合於這種表面的預處理。
加工引起的表面特性
在塑料部件的注模或衝壓過程中,形成表面結構,使其表面特性與「體積特性」不一致。實際上稱為注入或衝壓表層,該表層為光滑的壓縮面,通常應力集中。這種注入或衝壓表層擴展越深,其粘合性能越差。其影響類似於基體材料上的保護塗層。最簡單、最有效的預處理是通過機械去除,如打磨或研磨破壞保護層。
熱塑性塑料的應力破裂
純非晶形的、熱塑性塑料的被粘物與某種液體(溶劑)接觸時,易形成裂縫,通常稱為「應力破裂」。對此最敏感的塑料有聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、丙烯腈一丁二烯一苯乙烯共聚物(ABS)和聚苯乙烯(PS)。顧名思義,破裂是通過兩種條件相互作用形成的:
1.被粘物必須存在某些應力。在大多數塑料部件存在稱為「凍結了的」應力,這種應力是由加工過程或外力作用引起的。
2.低分子量介質必須作用在部件上(如丙酮、乙醇)。
通常處於液態的粘合劑也能引起應力破裂。
防止破裂的方法
用以下方法處理或改變所選的塑料材質,可基本消除粘合過程中的塑料破裂:
· 後烘烤塑料部件,可降低內部壓力;
· 粘接時,避免可產生外界應力的擠壓和變形;
· 使用快速固化粘合劑,可減少產生應力破裂的液態粘合劑的溶劑性影響;
· 不要過量使用氰基丙烯酸酯粘合劑,以免在接頭外緣有粘合劑殘留;
· 使用紫外線固化粘合劑時,必須使塗過膠的接點立即在紫外光下照射,避免陰影區內存在液態的紫外線型粘合劑;
· 厭氧型粘合劑不適於粘合純非晶形的熱塑性材料。
適於粘合塑料被粘物的方法總結
如果被粘合表面同時存在幾種不利的因素,機械錶面處理已證實是最有效、應用最廣泛的方法。這種處理方法可改變表面結構以利於粘合,這樣因其表面的粗糙度而得到更大的有效粘合表面。
在塑料難粘或不可能粘合的情況下,採用物理與化學表面預處理方法,以使粘合劑與表面能更好的粘合。
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