胶粘剂的粘接强度是评价胶粘剂质量的重要指标之一。胶粘剂强度通常根据胶粘剂使用中的应力分为剪切强度、拉伸强度、剥离强度和冲击强度。
一、粘结强度的定义
粘接强度是指在外力作用下破坏胶粘剂与被粘物或其附近界面所需的应力,也称为粘接强度。
粘接强度是粘接系统断裂时所需要的应力,其大小不仅取决于粘接力、胶粘剂的力学性能、被粘物的性能、粘接工艺,还取决于接头形式、受力条件(类型、尺寸、方向、频率)、环境因素(温度、湿度、压力、介质)、试验条件、实验技术等。可见,附着力只是决定粘接强度的重要因素之一,所以粘接强度和附着力是两个含义全不同的概念,千万不能混淆。
二、胶接接头的受力形式
外力作用在胶接接头胶层上的力可以概括为四种形式:剪切、拉伸、不均匀撕裂和剥离。
A.剪切。
外力大小相等,方向相反,基本平行于结合面,均匀分布在整个结合面上。
b、拉伸。
也称为均匀拉脱,它垂直于结合面,在相反方向的拉力作用下均匀分布在整个结合面上。
c、凹凸不平拉走。
也叫劈裂,虽然外力方向垂直于结合面,但分布不均匀。
d,剥离。
外力方向与结合面成一定角度,基本分布在结合面的一条直线上。在以上四种力中,很有可能在同一个粘接系统中同时存在几种力,但只是哪个力是主要的问题。
三、粘结强度的分类
根据胶接接头受力情况的不同,胶接强度可具体分为剪切强度、拉伸强度、不均匀撕裂强度、剥离强度、压缩强度、冲击强度、弯曲强度、扭转强度、疲劳强度、蠕变强度等。
A.切变强度
抗剪强度是指粘接件损坏时单位粘接面所能承受的剪切力,其单位以兆帕(MPa)表示。抗剪强度根据试验时的受力模式分为拉剪、压剪、扭剪和弯剪强度。
胶粘剂工业中粘接强度的解释
不同性质的胶粘剂具有不同的剪切强度。通常,韧性粘合剂的剪切强度大于柔性粘合剂。大量实验表明,胶层越薄,剪切强度越高。
环境温度和测试速度对测试条件的影响大。剪切强度随着温度的升高和试验速度的降而降,说明温度和速度具有等效关系,即提高试验温度相当于降加载速度。
B抗拉强度
抗拉强度又称均匀拉脱强度和正抗拉强度,是指胶粘剂接受力断裂时单位面积的拉力,单位以兆帕(MPa)表示。因为拉伸应力比剪切应力均匀得多,所以粘合剂的拉伸强度比剪切强度高得多。在实际测量中,在外力的作用下,由于胶粘剂的变形大于被粘物的变形,并且外力的同轴度不同,很可能发生剪切和横向压缩。因此,断裂时可能同时发生断裂。如果增加样品的长度,减小结合面积,可以减少断裂时剥离的影响,使应力分布更加均匀。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与剪切强度基本相似。
C.剥离强度
剥离强度是胶粘剂在规定的剥离条件下剥离时单位宽度的大载荷,其单位以kn/m表示,剥离形式多种多样,一般可分为L型剥离、U型剥离、T型剥离和曲面剥离。
随着剥离角度的变化,剥离形式也发生变化。剥离角小于等于90°时出现l型剥离,大于等于90°时出现U型剥离。这两种形式适用于剥离刚性材料和柔性材料之间的结合。t型剥离是用来剥离两个柔性材料时,他们结合。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.撕裂强度不均匀
拉脱强度不均匀表示胶接接头在拉脱力不均匀的作用下所能承受的大载荷。由于荷载多集中在胶层的两个边缘或一个边缘,所以是单位长度的力而不是单位面积的力,单位为kN/m2。
E.冲击强度
冲击强度是指当粘接件被冲击载荷破坏时,单位粘接面积所消耗的大功,单位为kJ/m2。根据接头形式和受力方式的不同,冲击强度可分为弯曲冲击、压缩剪切冲击、拉伸剪切冲击、扭转剪切冲击和T形剥离冲击强度。
冲击强度受粘合剂韧性、粘合剂层厚度、被粘物类型、试件尺寸、冲击角度、环境湿度和试验温度的影响。胶粘剂的韧性越好,冲击强度越高。当胶粘剂的模量较低时,冲击强度随胶粘剂层厚度的增加而增加。
F.持久强度
耐久强度是长期静载荷后单位粘结面积的大载荷,单位以兆帕(MPa)表示。耐久强度受加载应力和试验温度的影响,随加载应力和温度的增加而降。
G.疲劳强度
疲劳强度是指当某一载荷重复作用于胶接接头规定次数时,不会造成损伤的大应力。一般十倍的疲劳强度称为疲劳强度上下限。通常,高剪切强度胶粘剂的剥离、弯曲和冲击强度总是很低;然而,剥离强度高的粘合剂具有更高的冲击和弯曲强度。不同类型的粘合剂具有不同的强度特性。