結(jié)構(gòu)膠黏劑(例如環(huán)氧樹脂、丙烯酸樹脂和聚氨酯)的特點讓設(shè)計師無需使用機械緊固件、鉚釘或焊接,也能夠創(chuàng)造出符合結(jié)構(gòu)強度要求的產(chǎn)品。此外,結(jié)構(gòu)膠黏劑可以很好地應(yīng)用于包括塑料、金屬和復(fù)合材料在內(nèi)的多種基材,同時保持高性能。甚至在以前必須用機械連接或熱焊接方式連接的熱塑性聚烯烴 (TPO)、聚丙烯 (PP) 和聚乙烯(例如 HDPE)等低表面能 (LSE) 塑料現(xiàn)在也可使用特種結(jié)構(gòu)膠黏劑粘接。
雖然大部分基材表面均可使用機械連接方式(例如夾子、螺絲等)接合復(fù)合材料或混合材料,但這種連接方式需要額外的步驟來塑造或者打造附加裝置。這可能會導(dǎo)致應(yīng)力集中,從而導(dǎo)致塑料破裂和過早損壞。另外,在復(fù)合材料中鉆孔還會導(dǎo)致基體和增強纖維中出現(xiàn)斷點,從而降低材料強度。所有的機械連接方法都會導(dǎo)致重量增加,而且影響材料美感。對于某些復(fù)合材料,常見的替代方法是熱焊接和摩擦焊接。但是,這些焊接方法需要特殊的工具并耗費很多能量,而且可處理的形狀和基材組合有限。
除了形成強大的粘接力,結(jié)構(gòu)膠黏劑還可以降低總體成本,并提高產(chǎn)品耐用性;其重量通常輕于機械緊固件。耐用性提高是因為膠黏劑在整個粘接區(qū)域能均勻分散應(yīng)力,而機械緊固件、鉚釘和點焊會造成應(yīng)力集中,導(dǎo)致基材中出現(xiàn)弱點。此外,使用膠黏劑在提供高粘結(jié)強度的同時,還可以對整個粘接區(qū)域?qū)崿F(xiàn)密封。
膠黏劑粘接的另一大優(yōu)勢是簡便,相對于傳統(tǒng)的機械方法,膠黏劑可以將不同的材料結(jié)合起來。例如,結(jié)構(gòu)膠黏劑可以防止不同金屬之間的電解腐蝕。最后,膠接接合面比機械緊固件顯得更整潔,因而讓產(chǎn)品構(gòu)造更美觀而且更高效,無需額外的修整工作。因此,膠接堪稱是新一代工程復(fù)合材料和塑料的最佳接合方案。
選擇合適的膠黏劑以實現(xiàn)性能最優(yōu)化
想要有效設(shè)計膠接面,工程師需要了解粘接部件與膠黏劑的若干關(guān)鍵的材料特性。這些特性包括:拉伸強度、模量、斷裂延伸率、搭接剪切強度、剝離、熱膨脹系數(shù)和玻璃化溫度等。例如,由于纖維增強復(fù)合材料和金屬的熱膨脹系數(shù)不同,可導(dǎo)致粘接位置承受意外載荷,使兩者之間的粘接提早失效;如果預(yù)計在最終用途中會出現(xiàn)溫度變化,應(yīng)做好適應(yīng)性調(diào)節(jié)。
3M Scotch-Weld(TM)結(jié)構(gòu)膠黏劑有三大系列:丙烯酸酯 (MMA)、聚氨酯 (PU) 和環(huán)氧樹脂 (EP)。所有膠黏劑系列的產(chǎn)品可能在固化速度、最終強度和可延伸性上顯著不同。由于每個系列的化學(xué)成分和一般物理特性都不同,因此每個膠黏劑系列都具有適用于特定基材類別或載荷狀態(tài)的一些特性。要使粘接設(shè)計達(dá)到最優(yōu)效果,務(wù)必要充分了解影響膠黏劑表現(xiàn)的因素,以便快速確定一組正確的候選膠黏劑,從而執(zhí)行后續(xù)的測試和原型制作。與能夠提供數(shù)據(jù)和技術(shù)幫助的膠黏劑制造商合作是推進復(fù)合材料粘接的最實惠的方法。3M 的技術(shù)服務(wù)人員會利用他們的豐富經(jīng)驗,幫助您為指定的應(yīng)用和基質(zhì)選擇合適的膠黏劑。您可以提出技術(shù)服務(wù)申請,以進行正合格性測試,從而更好地了解最適合您應(yīng)用的膠黏劑。
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