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河南快3走势图基本:雙組份聚氨酯膠粘劑的粘接機理與剝離強度

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河南快3下期会出什么 www.vhuyg.com 由于聚氨酯膠粘劑的分子結構中含有活性很高的極性基因異氰酸酯基因,所以此類膠粘劑可粘接的基材品種廣泛,如:金屬、塑料、木材、紙張、織物、陶瓷、玻璃等,在軟包裝復合材料中常用的基材有一大類:塑料、鋁箔,而用得最多的當屬塑料。怎樣才能獲得一個性能優異的軟包裝呢?下面從幾個方面對粘接這一現象進行微觀的分析。

粘接基材的選擇

  為了使兩種基材在膠粘劑的作用下牢固的粘接在一起,首先一個必要的條件就是要使膠粘劑能夠在固體表面上實現完全浸潤,即要獲得一個均勻、完整的膠膜。只有使膠粘劑完全潤濕基材表面,才能使各種機理發揮作用,這是要獲得最佳粘接效果的前提。如果浸潤不完全,在膠膜斷開的地方會產生很多應力集中點,變小時則極易從該處發生破壞,那么粘接強度也就會下降很多。那么一個液體怎樣才能在一個固體表面自動鋪展呢?楊氏潤濕平衡方程,描述了當一滴液體滴在固體表面上,液體對固體表面發生浸潤,達到平衡時,固體、液體及界面的表面張力之間遵循的關系。

    當膠粘劑的表面張力與基材的表面張力相同時,膠粘劑對基材表面實現了完全潤濕,此時粘接強度最大。已知聚氨酯膠粘劑的表面張力在40達因左右,因此,若想使其在基材表面完全潤濕,復合基材的表面張力也要達到40達因左右,才能實現完全潤濕。

   軟包裝常用的兩大基材中,鋁箔現在因其不可替代的性能,正在被越來越多的使用。鋁金屬屬于高表面材料,其純金屬的表面張力達到1909達因,但因其極易被氧化,在它的表面通常總是有一定厚度的氧化層。另外,在其生產過程中因為大量使用潤滑油,如果后期沒有清洗徹底,殘留的油漬會影響到鋁箔的表面張力,通常生產廠家將其分為四級,A、B、C、D。那么用于復合的基材,要選A、B級的產品,C、D級的產品就不能保證涂布效果,也就保證不了粘接牢度。另外鋁箔的貯運過程中,包裝要嚴密,貯存期不要過長,以免表面生成過厚的氧化膜,影響復合效果。各種塑料膜是包裝復合基材的主流,而塑料膜的表面張力因其化學結構不同而不同,從微觀角度講只有改變其表面的化學結構才能使其表面張力發生變化。

   一些基材的原始表面張力是低于聚氨酯膠粘劑的表面張力40達因很多的,那么這些基材要想用于復合就必須將其表面張力提高到38達因以上,否則無法使膠粘劑在其表面實現潤濕,也就達不到高的復合牢度。通常最常用的辦法是采用電暈處理。在高壓電場下,空氣中的氧氣變成臭氧,臭氧又分解成氧氣和新生態的氧原子。這種新生態的氧原子是十分強烈的氧化劑,使低表面能的基材表面發生氧化,氧化后的表面分子極性增大,表面張力提高,這樣就可以使膠粘劑達到潤濕了。但是需要明確的是,這種表面張力是不穩定的,如果處理后沒有及時復合,在放置過程中這種張力是會隨時間延長而衰減的,因此放置時間一般不超過7天為宜。如果放置時間長了,使用前一定要用表面張力測試液測試,如果表面張力小于38達因則需要重新進行電暈處理,否則不能復合。

   另外,電暈處理時,高壓電場下電子流對基材表面進行轟擊,還可以引起表面起毛,起到了糙化表面的作用。這種物理形態的變化增加了表面積,對潤濕是有增強作用的,同時凸凹的表面對粘膠劑的錨固作用也是有利的。

粘接力的形成機理

    在基材表面張力符合要求的前提下,膠粘劑在基材表面上形成了均勻、完整的膠膜,二種基材在復合壓力作用下有了充分緊密的接觸條件,此時在粘接界面上便發生了一系列的物理作用和化學反應,這些反應的集合體現就形成了粘接力。

   1.分子間力

   當分子之間距離達到1nm時,分子間產生了分子間作用力,這種分子間力是粘接力的主體來源。聚氨酯粘合劑中含有異氰酸酯基,它的反應活性極高,當它與基材表面接觸時,能與基材表面吸附生成牢固的脲鍵,膠粘劑中的氨酯鍵、酯鍵、醚鍵等又可與基材表面的極性基團形成氫鍵。從而進一步增加剝離強度。

2.機械作用力

在顯微鏡下看,任何固體表面都不是絕對光滑的,它由無數的峰谷組成,當膠粘劑把這些峰谷灌滿并固化后,便形成了無數個微型的錨釘,將兩種基材牢牢地鎖在了一起,這就從物理力學方面加強了粘接效果,這種力也是粘接力的一個重要部分。應當說明的是,對于塑料薄膜上的膠粘劑層這種機械作用是十分有限的,并不是決定剝離最終強度的因素,而只是增加牢度的方法而已。當然對于多孔性材料如織物或紙類機械作用是十分重要的了。

3.擴散作用力

當膠粘劑與基材緊密接觸時,由于分子的熱運動,在界面上產生互相擴散作用,越是相容性接近的,則擴散越容易進行,同時膠粘劑分子量越低也越利于擴散。而基材屬于高度結晶分子結構的,由于其分子鍵堆集緊密,則不易發生分子間的擴散作用。例如聚酯,雖然它屬于高表面能材料,但它粘接起來,并不容易。原因就是它是屬于高結晶度的分子結構,材料非常緊密。擴散作用使得界面模糊,你中有我,我中有你,這種作用力,也是粘接力形成的一部分。

   關于粘接機理方面,有多種理論解釋,因為粘接現象的復雜性和現代科學水平及檢測手段的局限性,目前各種理論解釋也屬各家之言,見仁見智,供大家參考。

影響粘接剝離強度的因素分析

    1.基材表面張力的影響

   因為聚氨酯膠粘劑的表面張力在40達因左右,那么被粘基材表面就一定要達到40達因左右,這樣粘接才有前提。如果被粘基材是金屬,從材質上說它本身屬高能表面,但要注意其清潔度和氧化情況,要保持膠粘劑與其表面的浸潤接近于零,也就是說不完全浸潤。

   如果被粘基材是塑料膜,那么其電暈處理的效果是很重要的,尤其是一些結構上就屬低表面能的材料,如:PE、PP等,就必須進行足夠的表面活化,使其變成高表面能的表面,方能用于復合。

    2.基材化學結構的影響

   ①高分子塑料膜,就其大分子結構而言,有極性和非極性之分,聚酯、尼龍屬極性分子,而PE、PP屬于非極性分子,而聚氨酯膠粘劑屬于極性分子,因為它對于極性分子結構的材料潤濕性就好。當然對非極性分子結構的材料潤濕就不好,要是采取潤濕好的非極性分子膠粘劑,潤濕性倒是提高了,但粘接力形成就主要靠分子間的色散力了。而極性分子的偶極取向力,還有與極性基團之間的氫鍵力就不存在了,這樣的結果,就是粘接力大大降低了。要想獲得高強度的粘接效果,就必須將非級性分子材料表面處理成有極性基團的,提高其表面極性,增加表面張力,,使用極性膠粘劑進行粘接。極性強的分子內聚能高、分子間作用力大、對于極性被粘物粘結強度就大,如聚酯型比聚醚型的聚氨酯粘結強度就大。

   ②遷移與粘合壓力:許多高聚物材料均含有各種增塑劑、抗氧劑、滑爽劑、抗靜電劑等。這些助劑容易從高聚物內部遷移出來,遷移出的小分子助劑、聚集在界面上就會影響、粘合劑與被粘材料的粘結強度。在粘結時向粘結面施加一定的壓力,可使粘合劑更容易充滿被粘物表面上的坑洞,增加接觸面、剝離強度。當粘合劑粘度較小時,加壓會使粘合劑過度的流淌,造成缺膠。應當施加較小壓力或粘度上升后再加壓力,對于粘度較高或固體粘合劑可施加高的壓力。最終目的是增加復合結構的剝離強度。

   3.弱界面層的影響

   弱界面層是由于基材、膠粘劑及環境中的低分子物或各種雜質通過滲析、吸附在界面上產生了密集層,影響了膠粘劑基材之間的相互接觸,并且它們對基材的吸附力大于對膠粘劑的吸附力,在界面上形成了低分子物的吸附層,對膠粘劑分子起到吸附作用,大大降低了粘接力,在生產實踐中的一些失敗的粘接就是由此引起的。

   所以我們現在特別強調,制造商對原材料的購買一定要有認真的檢測,并且符合國家標準或國際標準。在實際的加工過程中更應該。注意生產工藝的控制。對產品進行有效的監控,防止使用時出問題。

4.涂膠量的影響

     涂膠量決定了粘合劑層的厚度,關鍵是保證涂膠均勻、無氣泡無缺陷。如果膠層太薄、粘合劑不能夠填滿材料表面上的孔洞、產生空缺現象,剝離強度自然無法得到保障。涂膠網線輥的深度、形狀、實際工作濃度決定涂膠量。如果是網線輥刮刀上膠,刮刀的角度大小也影響上膠量。而非刮刀轉移上膠,上膠壓輥的壓力大小直接影響上膠量。所以要想獲得高強度和表觀質量很好的產品,就應該從方方面面開展好工作。

   5.溫度和濕度的影響

   這是個比較籠統的概念,有兩個方面:高溫中的粘合劑會發生一定程度的降解,粘結性能降低、較高的溫度還會使膠膜層發生變形,使內聚能下降。溫度會使粘合劑進一步交聯,使可遷移和揮發成份逸出,都會使黏合劑性能發生變化。濕度太大,一些高分子材料,尤其是含酯鍵的聚氨酯粘合劑在濕度環境下,會發生水解而喪失強度和硬度。所以實際膠水在溫度上都有一定的局限性,這就要求軟包裝生產企業嚴格進行工藝操作。這方面在高溫蒸煮膠就很明顯。如蒸煮后發生脫層、油墨發生轉移等質量現象;實際操作環境溫濕度的影響,雙組份粘合劑操作一般要求環境溫度在21—23℃、相對濕度在40%,溫濕度過高過低都將影響產品質量。濕度大產品表面容易形成一層水蒸汽,影響粘結力影響剝離強度。特別是現在梅雨季節將臨,軟包裝企業更應該注意膠水的密封、溶劑的保存,目的是防止因為濕度過大水分進入,消耗一定的固化劑影響強度。

   6.雙組份聚氨酯膠水涂布工藝的影響

    談及工藝問題就比較復雜,這同樣是個籠統的概念。不同的復合結構,應該有不同的工藝控制問題。這就要求我們具備豐富的實戰經驗。主要是工藝上溫度的控制、網線輥的選擇和涂膠量的控制、材料上的配伍性。溫度的控制包括復合溫度與熟化溫度。網線輥選擇包括網線多少、深度。一般復合普通輕包裝OPPPE、OPPCPP、PETCPP、PETVMPEPE結構,上膠量控制在2—25就可以;如果復合蒸煮包裝結構:PETALNYCPP、PETALCPP等等則要求上膠量在45—55克,這也是保證剝離強度的關鍵。材料上的配伍性問題主要包括:油墨、膠水、材料、溶劑等幾個方面。如果做高溫蒸煮袋,使用表印油墨、或不耐高溫的膠水剝離強度問題就無從談起。所以這也充分說明現在技術、認識性等深層次問題就顯得很重要了。

   雙組份粘合劑在實際使用過程中,要想達到優質的復合效果必須注意環節問題,對于剝離強度問題在實際的工作上都要好好進行經驗的總結。