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使用不同的粘合剂和基材确定黏附性

花匠小妙招
2025-07-28 22:40

1 引言材料的粘性取决于各种参数，例如粘合剂本身的内聚力、基材与粘合剂之间的粘结力、基材、胶粘剂的尺寸以及与基材组合之前的曝气时间(1)(2)。

1.1 附着力附着力描述了两种不同材料相互粘附的趋势。目前还没有一个单一的理论可以描述所有的粘附效应，但迄今为止已经提出了几种机制。这些机制是机械粘附(由于填充孔隙和空隙而互锁)、化学粘附(离子键、共价键或氢键)、分散粘附(范德华力)、扩散粘附(通常发生在粘结聚合物时)和静电粘附(粘连是由接缝处电荷的差异产生的)。

1.2 凝聚力内聚力描述了两种相同材料相互粘连的趋势。吸引力是由共价键、范德华力和氢键以及材料分子的纠缠形成的。

1.3 基材的影响除了选择合适的胶粘剂外，基材还主要负责粘性和接头在负载下的行为。一方面，基材的化学、物理和结构表面特性会影响与胶粘剂的相互作用。另一方面，基材本身的机械、物理和化学特性也会影响粘合。例如，与聚合物不同，金属材料基本上不会与粘合剂形成化学键。

1.4 胶层厚度的影响原则上，胶粘剂的刚度会随着胶粘剂层厚度的减小而增加。这是由不同的因素造成的，例如防止横向收缩、界面刚度与内聚刚度的较高比率以及较大厚度下的收缩和不均匀性引起的应力。

1.5 曝气时间的影响使用溶剂型粘合剂时，所涂的粘合剂需要先通风，然后才能将基材表面结合在一起。根据所使用的溶剂和粘合剂，这段时间是导致接头刚度的重要因素。

2 实验使用定制的固定支架进行粘性测试(见图 1)，可以在室温下使用不同的基材材料表征粘合剂材料的粘性。在本报告中，选择了两种组合，如表 1 中所述。下基材粘合材料上基板模压刨花板木胶山毛榉木，Ø20 mm 瓷砖瓷砖水泥铝 (D-PP25) 表 1：测量设置。

2.1 木胶对于表

1 中所述的木材测量，将木胶涂在两个基材上并晾干 2 分钟。之后，将基板以预设间隙距离(0.1mm、0.3mm 和 0.5 mm)放在一起 3 分钟。然后，将山毛榉板粘在 D-PP25 上的上部测量系统以 300 μm/s 的速度提升。设置如图 2 所示。图 2：带有木质刨花板和 Ø20mm 榉木板的粘性测试支架。 2.2 瓷砖水泥对于表 1 中描述的瓷砖测量，在使用瓷砖水泥后，将基材用 15 N 压在一起 20 秒。之后，采用一次性可抛平板测量系统( D-PP25 )的上部测量系统以 100μm/s 的速度提升。使用的瓷砖水泥样品制备为含水量为 20%、30% 和 40%。

3 结果 3.1 木胶图 3 和图 4 显示了使用木胶进行粘性测试的结果。最大力和最大功都显示出随着测量间隙的增加而减小的值。尽管间隙呈线性增加，但最大力和最大功显著呈非线性减少。这表明对于这种样品-胶水组合，薄粘合剂层应该是有利的，以制备更硬的粘合。

图 3：木胶的粘性测试图 4：木胶的粘性测试结果。间隙尺寸(mm) 最大法向力 Fmax(N) 功 W(mJ) 0.1 10.60 0.63 0.3 3.50 0.41 0.5 1.38 0.40 表 2：木胶的粘性测试结果。

3.2 瓷砖水泥图 5 和图 6 显示了使用瓷砖水泥进行粘性测试的结果。可以看出，对于水泥的最佳粘合性能存在最佳含水量。太低的水含量会导致脆性的颗粒状糊状物，而太多的水会导致水泥粘度太低。图 5：瓷砖水泥的粘性测试结果。图 6：瓷砖水泥的粘性测试结果。间隙尺寸(mm) 最大法向力 Fmax(N) 功 W(mJ) 20 1.59 0.38 30 2.35 0.94 40 0.94 0.23 表 3：瓷砖水泥的粘性测试结果。

4 结论由于粘合剂的黏性不仅取决于粘合剂本身的特性，还取决于基材和其他技术参数，因此传统的黏性测试设置通常会达到其极限。使用 Anton Paar 的粘性测试支架与 MCR 结合使用，可以轻松模拟现实生活中的应用，并且可以精确的确定特定粘合剂-基材组合的黏性。

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