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改善粘接物表面性能的几大表面处理方法

表面处理的具体方法包括表面清洁, 去油, 除锈, 干燥, 化学处理和保护处理。对于正常使用, 可以不进行化学处理, 并且可以根据情况进行保护处理。根据被粘物表面的结构状态, 粘合剂的类型, 强度要求和使用环境, 确定用于表面处理的具体方法, 可以是一种, 两种或几种方法相结合。

1 等离子表面处理

等离子体化学反应的主要特征是反应仅发生在固体材料的表面上, 基本上不在材料内部发生反应。因此, 将该性质应用于聚合物材料的表面改性具有重要的现实意义。

等离子表面处理是改善材料表面润湿性和粘附性的有效方法。具体方法是在通过高压电将稀有气体激发成等离子体状态的环境下, 在被粘物表面上进行化学反应。使表面产生反应性基团或交联, 从而改善表面能并改善粘合性能。

2 脱脂除油

脱脂就是去除被粘物表面的油污。通常用碱溶液或有机溶剂等化学品处理。脱脂优选在去除粗糙之前进行, 免得在抛光到粗糙的凹槽之后不容易除去油, 并且严重影响粘合效果。

常用的除油方法包括溶剂脱脂, 碱液脱脂和电化学脱脂。

2.1 溶剂除油

皂化油和非皂化油都很好地溶于有机溶剂中, 因此它们可以用溶剂脱脂。它具有速度快, 简单方便, 基本无腐蚀的特点。溶剂脱脂通常用挥发性有机溶剂, 例如丙酮, 甲基乙基酮, 三氯乙烯, 乙酸乙酯, 无水乙醇, 溶剂汽油, 四氯化碳等。有时使用混合溶剂更佳。脱脂溶剂的量不宜过大, 表面在挥发后迅速冷却, 使空气中的水分凝结在表面, 形成水膜, 影响粘合剂的润湿, 所用溶剂应尽可能不含水分, 最好是化学品级。

2.2 碱液除油

碱性脱脂也称为化学脱脂, 即利用碱液和油发生皂化来达到去除油的目的。因此, 它只能用于去除动物油和植物油, 不适合去除矿物油。通常, 可以用稀碱溶液处理, 例如氢氧化钠, 碳酸钠, 硅酸钠, 磷酸三钠和乳化剂。碱液应该有足够的浓度。但是, 如果氢氧化钠的浓度太大, 则钢的表面将具有棕色氧化膜, 并且皂化油在碱溶液中的溶解度将降低。提高温度有利于皂化和乳化, 脱脂操作温度通常为80至100℃。

2.3 乳液除油

乳液的脱脂可以在室温下进行, 并且比碱液的脱脂更有效。乳化作用可以除去在有机溶剂中的油, 并且在水中除去水溶性污染物。乳化脱脂是一种更好的脱脂方法, 没有火灾和中毒的风险。乳化脱脂剂的主要成分是有机溶剂, 乳化剂, 混合溶剂和表面活性剂。

2.4 电化除油

在碱性电解液中, 油和碱液的表面张力降低, 导致油膜破裂。由于极化, 金属和碱液之间的表面张力显著降低, 使得电极之间的接触面积迅速增加, 并且附着在金属表面上的油被挤压, 迫使油膜破裂成小的油珠, 在电极表面上产生的氢气或氧气泡保留在小油珠上。电化除油效率高、效果好。

3 除锈粗化

由氧气, 湿气和其他介质引起的空气中金属材料的腐蚀或变色称为生锈, 腐蚀产物通常称为“锈”。通常, 高温下空气对金属的侵蚀称为氧化, 氧化产物称为“氧化皮”。腐蚀和结垢阻碍了粘合剂对基材的润湿, 需要将其除去以暴露基材的新鲜表面。为了增加粘合面积并增加粘合强度, 通常要求表面具有适当的粗糙度。对于金属材料, 粗糙化的目的通常在除锈的同时实现。除锈方法是手工, 机械和化学三个方面。

3.1 手工法

手动除锈主要通过人力和简单的工具完成。通过摩擦, 刮擦, 研磨, 刷涂等除去金属表面的腐蚀, 并获得适当的粗糙度。这些方法是最简单和最常见的, 但它们具有差的工作条件和低效率, 并且仅适用于粘合强度不太高或作为预处理的情况。

3.2 机械法

机械方法是使用某种机械设备和工具来去除金属表面上的锈。这些机器包括便携式钢板除锈机, 电动砂轮, 气动刷, 电刷, 除垢枪, 喷砂机等。通过摩擦和喷涂金属表面进行除锈。

3.3 化学法

化学除垢是使用化学方法来溶解生锈的金属表面的锈。尤其适合无喷砂设备条件的场合。

4 化学处理

化学处理是在诸如酸或碱的溶液中处理被粘物, 并通过化学反应活化或钝化表面。化学键合的键可以大大提高键合强度和耐久性, 并且适合于键合性能相对高的情况。化学处理过程相对而言很麻烦, 在除油、除锈、粗化后, 还需多次冲洗, 最后还要钝化、干燥等。

5 偶联剂处理

使用偶联剂进行表面处理比化学处理更简单, 更安全, 但其效果与化学处理相反。可以在被粘物和粘合剂之间形成化学键, 并显著提高粘合强度, 耐水性, 耐热性等。

必须首先将偶联剂的表面处理配制成一定浓度的水或非水溶液, 施加到脱脂和失去光泽的表面上, 干燥然后施胶。偶联剂溶液放置时间过长, 或者沉淀出白色沉淀物则会失效, 必须在几小时内使用完。

6 保护处理

像金属, 陶瓷, 玻璃等高能表面被粘物, 易于吸收水和气体, 再次污染, 并影响粘合剂的润湿性。在粘合之前可以立即涂上底漆, 可以达到密封, 保护和延长储存的时间。所谓的底漆是在涂胶之前施加到被粘物表面的一种胶, 以改善粘合性能。底漆基本上是与所用粘合剂相同或相似的聚合物的稀释溶液, 其本身与重涂的粘合剂良好粘合。常用的底漆是酚醛树脂, 环氧树脂, 聚氨酯等。

7 辐射接枝

辐射接枝处理方法是聚合物键合的材料在某些单体存在下用钴 (60Co) 源或电子加速的β射线接枝。使表面接枝上能促进粘合的聚合物。

8 结语

上述几种表面处理方法, 除了表面清理不可缺少之外, 其他一些方法则根据要求和需要确定, 可以是两种也可以是几种方法联合采用。

由上不难看出, 表面处理是相当麻烦与费时的工作, 但它却是粘接极为重要的环节, 一定要给予足够的重视, 不可马虎大意, 要认真仔细地进行工作, 表面处理对于粘接就好像盖大楼应打好地基一样重要。

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