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低表面能材料表面粘接创新

放大字体  缩小字体 发布日期:2017-11-03  来源:中国胶粘剂网  浏览次数:6461
 

 

 

作者:3M 中国工业胶黏剂/胶带产品部

 

以往,人们对低表面能 (LSE) 塑料,如热塑性聚烯烃 (TPO)、聚丙烯 (PP) 和聚乙烯类材料(如 HDPE 等)只能进行机械连接或者溶剂焊接。然而机械连接需要额外的步骤来模塑或制造特定组件,还可能会因为应力集中而导致塑料破裂和过早失效,并且往往会造成材料表面不美观;而使用溶剂焊接的缺点在于需要使用危险和有毒溶剂。所幸的是,在过去的 10 年间,人们已经研制出了新型的胶黏剂和胶黏带,它们能够稳固地粘接多种低表面能塑料。

 

粘接原理——为何 LSE 表面难以粘接

 

对金属、油漆和塑料的粘接早就已经十分普遍,可用的粘接技术种类也很多,包括结构型胶黏剂(环氧树脂、丙烯酸、聚氨酯)、非结构型胶黏剂(热熔胶、接触胶)和压敏胶黏剂(即剥即贴胶带)。但直到*近,人们也无法将这些胶黏剂进一步应用到热塑性材料的粘合上,如TPO、聚丙烯和聚乙烯等,因为这些材料具有特殊的表面特性。

 

一种胶黏剂要想发挥作用,就必须对基材表面具有附着力。附着力主要取决于胶黏剂能够在待粘接部件表面充分流动,并以适当的方式与之发生相互作用,从而与基材表面紧密接触。我们把这种紧密接触称之为对表面的“浸润”,它指的是胶黏剂在表面扩散的能力。

 

这种现象被称为表面能。固体表面能是指固体表面(相对主体而言)存在的多余能量。由于表面分子无法像内部主体分子那样充分地与相邻的同类分子进行相互作用,这样一来,便存在多余的相互作用能。

 

与此相关的另一个概念是液体的表面能(或称为表面张力),指的是液体表面的多余能量。表面张力的存在是因液体内部分子的能量小于液体表面分子的能量所致。

 

如果液体的表面能大于液体和固体表面之间的吸引力,那液体会倾向于保持球形状态。反之,如果胶黏剂表面能小于基材表面能,那么胶黏剂就会在基材表面扩散并浸润基材,从而与其紧密接触,实现良好粘接。

                                        

   

 

这就是为什么低表面能 (LSE) 材料很难进行粘接。不过,随着科学技术的不断进步,可在 TPO、PP 和 PE 等 LSE 基材上进行高效粘接的胶黏剂已经被开发出来了。

 

· 结构型胶黏剂

3M Scotch-Weld 结构型塑料胶黏剂 DP8005 和 3M Scotch-Weld 结构型塑料胶黏剂 DP8010 Blue 为代表的结构性胶黏剂,非常适合粘接 LSE 塑料(以及高表面能塑料和金属)。它们对未经处理的聚烯烃具有较高的粘接强度,易于使用(可在带有静态混合喷嘴的 Duo-Pak 卡式胶筒内使用),并具有良好的环保性能,因而能在各种应用情况下对低表面能塑料进行有效粘接。典型的应用包括对室内外招牌、液体容器、装饰面板、电器和体育器材的装饰和配件、防护装备、电子元器件引线封装和外壳的模塑或热塑部件进行粘接。

 

· 热熔胶黏剂

热熔胶黏剂有时也被用来粘接一些轻量型热塑塑料部件。这种胶黏剂的优点就在于能够提供快速粘接和较高的操作强度,从而加快生产速度。这种胶黏剂将高度耐热性和相对较高的强度以及低蠕变性结合在一起。这些产品能够给制造商们带来益处,帮助他们在各种应用中替换掉一些较重的粘接负载以加快生产速度,这些应用包括参展商展台、运输箱泡沫衬垫、家具或汽车内饰的织物等。

 

· 压敏胶黏剂:

压敏胶黏剂属于黏弹性材料,同时具有黏性(流动性)和弹性(韧性)两种属性。这种胶黏剂通常是条带型的,当它被放在基材表面并施以压力时,会立即与被粘物发生接触并完成初始粘接,但随着时间的推移,它会继续在基材表面流动并与之进一步接触,从而将粘接强度提高到新的水平。压敏粘接带的一个优点在于它的粘接作用是即时的,因而不需要额外的紧固或固化时间。还有一个独特之处,就是这种胶黏剂不需要同时对两种基材进行粘接。可以在**天将胶黏带粘接在**件基材上,然后在适宜的时间粘接第二件基材。

 

虽然有些胶带能够对部分轻量型 LSE 塑料进行粘接(如 3M™ VHB™ 4932、4952 胶带),但通常情况下,丙烯酸泡棉胶带在未经表面改性处理的情况下,不具备粘接 LSE 塑料所需的粘接强度。如果使用毛刷进行简单的底漆(如 3M™ 底漆 94)涂抹,就能够使高质量的胶带在部分 LSE 塑料上产生基材粘附作用。

 

总结

在使用广受欢迎的通用型 LSE 塑料制造各种产品时,粘接所用的新型胶带和胶黏剂技术能够提高效率、节约成本,并提高设计灵活性。具体应用示例包括将热塑性脚架粘接到金属上,以及粘接汽车座椅、装饰和配件、装箱条、建筑板、塑料板、运输箱、防护装备等物品。

 

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3M 中国工业胶黏剂/胶带产品部
上海市兴义路 8 号万都中心大厦 38
电话:86-21-62753535
传真:86-21-62752343 

 

 

 

 

 

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