表面處理是粘接過程的首要工序,也是膠接成功與否的關鍵因素。由于基材在加工、運輸、貯存、使用過程中,表面會存在不同程度的氧化物、銹跡、油污、吸附物及其它雜質等,直接影響膠接強度。 膠接材料多種多樣。按照熱力學的觀點,有高能表面與低能表面之分;從化學結構上考慮,又有活性表面與惰性表面之分。 為了獲得膠接強度高、耐久性好的膠接接頭,要求制備的表面層與基體材料及膠粘劑必須結合牢固。
表面處理的作用主要有: (1)除去妨礙膠接的表面污物及疏松層; (2)提高表面能; (3)增加粘接面積。
表面處理的好壞將直接影響膠接材料的膠接強度。其主要影響因素是清潔度、粗糙度和表面化學結構這三個方面。
一、清潔度
要獲得良好的膠接強度,必要的條件是膠粘劑完全浸潤基材表面?;谋砻嫔辖洺S幸粚愉P垢或氧化物,以及在金屬的制造、切削、成型加工、熱處理等過程中吸附的有機或無機污染物。這些污染物所組成的污染層內聚強度很低,它們的存在一般都要降低膠接強度。
二、粗糙度
適當地將表面糙化,均能提高膠接強度。但是,粗糙度又不能超過一定的界限。表面太粗糙又反而會降低膠接強度。因為過于粗糙的表面不能被膠粘劑很好地浸潤,凹處所殘留的空氣等對膠接是不利的。 膠接材料表面糙化之所以會提高膠接強度,首先,是因為機械糙化的過程無疑也使表面得到了凈化;其次,是因為它還改變了表面的物理化學狀態,形成了新的表面層;最后,粗糙度的不同還會影響界面上的應力分布,從而獲得較好的膠接強度。
三、表面化學結構
膠接材料表面的化學組成與結構對膠接性能、耐久性能、熱老化性能等都有重要影響;而表面結構對膠接性能的影響往往是通過改變表面層的內聚強度、厚度、孔隙度、活性和表面自由能等而實現的。其中,表面化學結構既可引起表面物理化學性質的改變,也可引起表面層內聚強度的變化,因而對粘附性能產生明顯的影響。
如,聚四氟乙烯是一種表面能很低的惰性高分子材料,一般的膠粘劑都無法牢固地進行膠接。但是,用鈉-萘-四氫呋喃溶液處理后,使四氟乙烯發生斷裂作用,表面上的部分氟原子被扯下來,并在表面上產生很薄的黑棕色碳層。這樣,既改變了表面的化學結構,也增加了表面自由能,因而改進了膠接性能。