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胶粘剂行业中的粘接强度讲解

发表时间:2021-04-30   访问量:

    胶粘剂的粘接强度是评价胶粘剂质量的重要指标之一。粘接强度根据胶粘剂使用中的受力情况通常分为剪切强度,拉伸强度,剥离强度和冲击强度等。


一、粘接强度定义

    粘接强度是指在外力作用下,使胶粘件中的胶粘剂与被粘物界面或其邻近处发生破坏所需要的应力,粘接强度又称为胶接强度。

    粘接强度是胶粘体系破坏时所需要的应力,其大小不仅取决于粘合力、胶粘剂的力学性能、被粘物的性质、粘接工艺,而且还与接头形式、受力情况(种类、大小、方向、频率)、环境因素(温度、湿度、压力、介质)和测试条件、实验技术等有关。由此可见,粘合力只是决定粘接强度的重要因素之一,所以粘接强度和粘合力是两个意义完全不同的概念,绝不能混为一谈。


二、粘接接头的受力形式

    粘接接头在外力作用下胶层所受到的力,可以归纳为剪切、拉伸、不均匀扯离和剥离4种形式。

A、剪切。

    外力大小相等、方向相反,基本与粘接面平行,并均匀分布在整个粘接面上。


B、拉伸。

    亦称均匀扯离,受到方向相反拉力的作用,垂直于粘接面,并均匀分布在整个粘接面上。


C、不均匀扯离。

    也叫劈裂,外力作用的方向虽然也垂直于粘接面,但是分布不均匀。


D、剥离。

    外力作用的方向与粘接面成一定角度,基本分布在粘接面的一条直线上上述4种力,在同一胶粘体系中很有可能有几种力同时存在,只是何者为主的问题。


三、粘接强度的分类

    根据粘接接头受力情况不同,粘接强度具体可以分为剪切强度、拉伸强度、不均匀扯离强度、剥离强度、压缩强度、冲击强度、弯曲强度、扭转强度、疲劳强度、抗蠕变强度等。

A、剪切强度

    剪切强度是指粘接件破坏时,单位粘接面所能承受的剪切力,其单位用兆帕(MPa)表示。剪切强度按测试时的受力方式又分为拉伸剪切、压缩剪切、扭转剪切和弯曲剪切强度等。

    不同性能的胶粘剂,剪切强度亦不同,在一般情况下,韧性胶粘剂比柔性胶粘剂的剪切强度大。大量试验表明,胶层厚度越薄,剪切强度越高。

    测试条件影响最大的是环境温度和试验速度,随着温度升高剪切强度下降,随着试验速度的减慢剪切强度降低,这说明温度和速度具有等效关系,即提高测试温度相当于降低加载速度。


B、拉伸强度

    拉伸强度又称均匀扯离强度、正拉强度,是指粘接受力破坏时,单位面积所承受的拉伸力,单位用兆帕(MPa)表示。因为拉伸比剪切受力均匀得多,所以一般胶粘剂的拉伸强度都比剪切强度高得很多。在实际测定时,试件在外力作用下,由于胶粘剂的变形比被粘物大,加之外力作用的不同轴性,很可能产生剪切,也会有横向压缩,因此,在扯断时就可能出现同时断裂。若能增加试样的长度和减小粘接面积,便可降低扯断时剥离的影响,使应力作用分布更为均匀。弹性模量、胶层厚度、试验温度和加载速度对拉伸强度的影响基本与剪切强度相似。


C、剥离强度

    剥离强度是在规定的剥离条件下,使粘接件分离时单位宽度所能承受的最大载荷,其单位用kN/m表示。剥离的形式多种多样,一般可分为L型剥离、U型剥离、T型剥离和曲面剥离。

    随着剥离角的改变,剥离形式也变化。当剥离角小于或等于90°时为L型剥离,大于90°或等于180°时为U型剥离。这两种形式适合于刚性材料和挠性材料粘接的剥离。T型剥离用于两种挠性材料粘接时的剥离。剥离强度受试件宽度和厚度、胶层厚度、剥离强度、剥离角度等因素影响。


D、不均匀扯离强度

    不均匀扯离强度表示粘接接头受到不均匀扯离力作用时所能承受的最大载荷,因为载荷多集中于胶层的两个边缘或一个边缘上,故是单位长度而不是单位面积受力,单位是kN/m2。


E、冲击强度

    冲击强度意指粘接件承受冲击载荷而破坏时,单位粘接面积所消耗的最大功,单位为kJ/m2。按照接头形式和受力方式的不同,冲击强度又分为弯曲冲击、压缩剪切冲击、拉伸剪切冲击、扭转剪切冲击和T型剥离冲击强度等。

    冲击强度的大小受胶粘剂韧性、胶层厚度、被粘物种类、试件尺寸、冲击角度、环境湿度、测试温度等影响。胶粘剂的韧性越好,冲击强度越高。当胶粘剂的模量较低时,冲击强度随胶层厚度的增加而提高。


F、持久强度

    持久强度就是粘接件长期经受静载荷作用后,单位粘接面积所能承受的最大载荷,单位用兆帕(MPa)表示。持久强度受加载应力和试验温度的影响,随着加载应力和温度的提高持久强度下降。


G、疲劳强度

    疲劳强度是指对粘接接头重复施加一定载荷至规定次数不引起破坏的最大应力。一般把在10次时的疲劳强度称为疲劳强度极限。一般来说,剪切强度高的胶粘剂,其剥离、弯曲、冲击等强度总是较低的;而剥离强度大的胶粘剂,它的冲击、弯曲强度较高。不同类型的胶粘剂,各种强度特性也有很大差异。


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