胶接是用具有粘合能力的物质将相同或不同的材料牢固地连接在一起的方法。具有粘合能力的物质称为粘合剂或被粘物，被粘合的物体称为被粘物，由粘合剂和被粘物组成的构件称为粘接接头。

其主要优点是操作简单，生产率高。该过程灵活、快速、简单；接头可靠、牢固、美观，产品结构和加工工艺简单；省料、省力、成本低、变形小。该技术易于修旧利废，可有效应用于不同种类金属或非金属之间的连接等。

一、粘合剂的组成

目前使用的胶黏剂都是多组分合成树脂胶黏剂，单一组分的胶黏剂已经不能满足使用要求。合成胶粘剂由主剂和助剂组成。主剂也叫主料、基料或粘合料。添加剂包括固化剂、稀释剂、增塑剂、填料、偶联剂、引发剂、增稠剂、抗氧剂、阻聚剂、稳定剂、络合剂、乳化剂等。还可以包括阻燃剂、发泡剂、消泡剂、着色剂和防霉剂等。根据需要和用途进行调整。

1.主代理人

主剂是粘合剂的主要成分，主导着粘合性能，也是区分粘合剂种类的重要标志。主剂一般由一种或两种甚至三种聚合物组成，要求具有良好的附着力和润湿性。常用的粘合剂有:

1)天然高分子化合物

如蛋白、皮胶、鱼胶、松香、桃胶、骨胶等。

2)合成高分子化合物

①热固性树脂，如环氧树脂、酚醛树脂、聚氨酯树脂、脲醛树脂、硅树脂等。

②热塑性树脂，如聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醇及缩醛树脂、聚苯乙烯等。

③弹性材料，如丁腈橡胶、氯丁橡胶、聚硫橡胶等。

④各种合成树脂和合成橡胶的混合物或接枝物、嵌体和共聚物等。

2.添加剂

为满足特定的物理化学特性而加入的各种辅助成分称为助剂，如加入固化剂，使主粘合剂形成网状或体状结构，增加胶层的粘结强度(它们与主粘合剂反应，产生交联作用)；加入固化促进剂或催化剂，加速固化，降低反应温度；为了提高耐大气老化、耐热老化、耐电弧老化和耐臭氧老化的性能，加入抗老化剂。为了赋予粘合剂某些特定的性能并降低成本，添加了填料。加入增韧剂，降低胶粘层的刚性，增加其韧性；为了改善工艺性，降低粘度，延长使用寿命，加入稀释剂。包括:

1)固化剂

固化剂又称硬化剂，是通过化学反应加速粘接材料固化的组分，是胶粘剂中最重要的复配材料。其作用是直接或通过催化剂与主体聚合物反应，固化后在树脂中引入固化剂分子，使原本为热塑性的线型主体聚合物变成坚韧坚硬的网状结构。

固化剂的种类很多，不同的树脂和不同的要求使用不同的固化剂。胶接的可制造性和性能取决于加入的固化剂的性能和数量。

2)增韧剂

增韧剂的活性基团直接参与胶粘剂的固化反应，并进入固化产物最终形成的大分子链结构中。无增韧剂的胶粘剂固化后易碎，易开裂，实用性差。含增韧剂的胶粘剂具有良好的冲击强度和抗剥离性。不同的增韧剂还可以降低内应力，降低固化收缩，提高低温性能。

常用的增韧剂有聚酰胺树脂、合成橡胶、缩醛树脂、聚砜树脂等。

3)稀释剂

稀释剂又称溶剂，主要用于降低胶粘剂的粘度，增加胶粘剂的润湿性，改善工艺性能。有些可以降低粘合剂的活性，从而延长使用寿命。但过量添加会降低胶粘剂的粘接强度、耐热性和耐介质性。

常用的稀释剂包括丙酮、油漆和其他与粘合剂相容的溶剂。

4)包装

通常，填料在粘合剂中不发生化学反应。使用填料可以提高胶接接头的强度、冲击韧性、耐磨性、耐老化性、硬度、最高使用温度和耐热性，降低线膨胀系数、固化收缩率和成本。常用的填料有氧化铜、氧化镁、银粉、瓷粉、云母粉、石棉粉、滑石粉等。

5)修饰符

改性剂是为了提高胶粘剂的性能以满足特殊要求而添加的一些组分。例如，为了增加粘合强度，可以加入偶联剂、防腐剂、防霉剂、阻燃剂和稳定剂。

胶粘剂种类繁多，成分不同，用途不同，分类方法如下。

1.按来源可分为天然粘合剂和合成粘合剂。

天然粘合剂的原料主要来源于自然界，如骨胶、虫胶、鱼胶等动物胶。植物胶包括淀粉、松香等。合成胶是以合成树脂或橡胶为主要原料制成的胶黏剂，如环氧、酚醛、丙烯酸双酯、有机硅、不饱和聚酯等热固性胶黏剂。A型橡胶粘合剂包括氯丁橡胶、丁腈橡胶、硅橡胶等。热塑性粘合剂包括聚醋酸乙烯酯、乙烯、醋酸乙烯酯等。

2.按用途可分为通用胶粘剂和专用胶粘剂。

通用胶具有一定的粘接强度，可用于粘接一般材料，如环氧树脂。特种粘合剂包括金属、木材、玻璃、橡胶、聚乙烯泡沫和其他粘合剂。

3.按粘接强度可分为结构胶和非结构胶。

结构胶粘接的接头剪切强度可达7MPa，既有足够的剪切强度，又有较高的不均匀撕裂强度，能长时间承受振动、疲劳、冲击等载荷，还具有一定的耐热性和耐候性。非结构胶在低温下有一定的强度，随着温度的升高粘接强度迅速下降，所以这类胶主要用于粘接不重要的部位或临时固定。

4.根据胶粘剂的固化温度，可分为室温固化胶粘剂、中温固化胶粘剂和高温固化胶粘剂。室温是指小于30℃的温度，中温是指30 ~ 99℃，高温是指100℃以上可以固化的胶粘剂。

5.按胶粘剂基材可分为树脂型、橡胶型、无机和天然胶粘剂等。

6.根据其他特殊性能，可分为导电粘合剂、导磁粘合剂和点焊粘合剂等。

粘接工艺包括粘接前准备、接缝设计、胶粘剂配制、涂布、封闭、固化和质量检验等。

一、粘接前的准备

胶粘剂对被粘接材料的粘接强度主要取决于胶粘剂与被粘接材料之间的机械连接、分子之间的物理吸附、相互扩散和化学键形成的综合作用。粘合物体表面的结构状态对粘合接头的强度有直接影响。

在加工、运输和储存过程中，被粘接物体表面会有氧化、油污、灰尘等杂质，粘接前必须清洗干净。

常见的表面清洗方法包括脱脂处理、机械处理和化学处理。

1.表面脱脂处理方法

有机溶剂脱脂，目前使用的脱脂方法有有机溶剂法、碱溶液法和表面活性剂法。常见的脱脂溶剂有丙酮、甲苯、二甲苯、三氯乙烯、四氯化碳、乙酸乙酯、香蕉水、汽油等。对于大量的小尺寸粘合配件，可放置三氯乙烯蒸汽罐约半分钟，以去除油脂。对于较大的粘性表面，从上到下或从左到右进行清洁。使用溶剂脱脂时，应有一定的干燥时间，以防止粘接表面残留溶剂影响接头强度。对于用碱液清洗过的粘接面，清洗后必须用热水和冷水冲洗表面的碱液，然后用热风吹干。

使用后，胶粘剂表面容易吸附或沉积油污。如果允许高温处理，可将胶粘剂放入200 ~ 250℃的热风干燥箱中使油脂渗出，然后用于擦拭干净的棉纱，再用溶剂脱脂。强调溶剂一定要离开火源，以防意外。

2.机械处理方法

机械处理常用的手动工具有钢丝刷、铜丝刷、刮刀、砂纸、气动工具等。机械方法有车削、刨削、砂轮磨削、喷砂等。表面的机械处理提供了具有适当粗糙度的表面，增加了有效粘合面积，并改善了粘合性能。

3.化学处理方法

化学处理方法包括酸性溶液和碱性溶液。经过化学处理的金属能在表面形成均匀、致密、牢固的活性层，容易使胶粘剂润湿铺展，能明显提高粘接强度。对于允许化学处理的聚合物，如聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、氟橡胶等。，可以改变表面具有极性基团，增加表面自由能，增加润湿性，大大提高结合强度。

二、粘接接头设计

1)胶接接头的几种应力形式

在实际使用中，胶接接头不会只受到一个方向的力，而是一个或几个力的集合。为了便于应力分析，胶接接头的实际应力简化为剪切力、拉力、剥离和劈裂(图1)。

图1胶接接头的几种应力形式

2.设计胶接接头时，应遵守以下原则

制造高质量的胶接接头与胶接剂的性能、合理的胶接工艺和正确的胶接形式密切相关。设计胶接接头时，应考虑以下几点。

1)尽可能使胶接接头的胶层承受压力、拉力和剪力，不要使接头发生剥离和劈裂，如图2所示。图2(b)示出了接头的粘合剂层的应力比图2(a)的好。对于不可避免的剥离和开裂，应采取图3所示的措施来减少粘合层的剥离和开裂效应。

图2关节力对比

图3减少粘合层剥离和裂开的措施

2)合理设计更大的胶接面积，提高接头的承载能力。

3)为了进一步提高胶接接头的承载能力，应采用胶焊、胶铆和胶栓的连接形式，如图4所示。

图4复合连接形式

4)设计的胶接接头应易于加工。表1显示了几种常用的胶接形式。

三。粘合剂的制备和涂覆

1.粘合剂的制备

胶粘剂制备的性能将直接影响胶接接头的实际性能。因此，胶粘剂的配制要科学合理，配制要按照合理的顺序进行。

粘合剂的种类很多，有单组份的，双组份的，多组份的。单组分粘合剂可以直接使用。配制双组分或多组分胶粘剂时，必须准确计算和称量各组分的质量，质量误差不得超过2% ~ 5%。固化剂过多会使胶层变脆；如果量不足，粘合剂的固化将是不完全的。

胶粘剂配制前，应置于温度15 ~ 25℃(特殊品种除外)、避光不透光、对胶粘剂无损伤的密封容器中。

粘合剂的制备取决于用量。小剂量可用手搅拌；用量较大时，应使用电动搅拌器进行搅拌。搅拌过程中的所有成分必须均匀。一些相容性差、填料多、存放时间长的胶粘剂，使用前要再次搅拌。对于粘度较高的，需要加入溶剂稀释搅拌。

2.粘合剂涂层

涂布是用适当的方法和工具将胶粘剂涂在粘接部位的表面。涂布方法包括刷涂、浸涂、喷涂、刮涂等。

根据胶的用途、胶的粘度和被粘接物体的性质，可以选择不同的涂胶方式。如果制备时温度太低，胶太干，可用水浴加热或将胶放入烘箱预热。

涂层应该是均匀的。为避免粘接后胶层中空气体，涂布应从一个方向向另一个方向进行，速度以2 ~ 4 cm/s为宜，胶层厚度一般为0.08 ~ 0.15 mm。

溶剂型胶黏剂和多孔粘合物需要涂2 ~ 3遍。在涂第二遍之前，需要准确把握在涂第二遍之前，第一种粘合剂溶剂完全挥发。如果太多的溶剂残留在粘合层中，粘合强度将会降低，但是如果太干燥，粘合层将会失去粘合性。

对于无溶剂热固性胶黏剂，涂布后应立即粘合，避免长期存放吸收空气体中的水分或固化剂(如环氧胶黏剂的脂肪胺固化剂)挥发。

四。粘合剂的固化

所谓固化，就是通过溶剂挥发、熔融冷却、乳液缩合等物理作用，或者通过缩聚、加聚、交联、接枝等化学反应，使胶层变成固体的过程。

胶缝闭合后，为了在硬化后获得理想的接缝强度，必须准确掌握固化过程中的工艺和压力、温度、时间等参数。

1.固化压力

加压有利于胶黏剂在表面的充分浸润，有利于胶层中溶剂或低分子挥发物的排出，有利于胶层厚度的控制，有利于防止收缩引起的被粘接物体之间接触不良，有利于提高胶黏剂的流动性。

适度的压力可以很好的控制胶层的厚度，充分发挥胶的粘合作用，保证胶层中没有气孔。压力与粘合剂的类型和要粘合的物体有关。对于脆性材料或受压后容易变形的塑料，压力不容易过大。一般来说，无溶剂型胶的压力小于溶剂型胶；对于环氧树脂粘合剂，可以使用接触压力。图5是几种常见加压方法的示意图。

图5常用加压方法

2.温度和时间

固化温度主要根据粘合剂的组成来确定。固化温度过低，基体分子链难以移动，导致胶层交联密度低，固化反应不完全，需要增加固化时间才能完成固化。温度过高会导致胶水流失或胶层脆化。固化温度会降低接头的粘合强度。对于一些可以在室温下固化的胶黏剂，可以通过加热适当加快交联反应，使固化更加完全和彻底，从而缩短固化时间。

固化温度和固化时间是相辅相成的。固化温度越高，固化时间越短。固化温度越低，固化时间越长。表2显示了几种粘合剂的固化条件和使用温度。

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