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改善粘接物表面性能的幾大表面處理方法
表面處理的具體方法包括表面清潔, 去油, 除銹, 干燥, 化學處理和保護處理。對于正常使用, 可以不進行化學處理, 并且可以根據情況進行保護處理。根據被粘物表面的結構狀態, 粘合劑的類型, 強度要求和使用環境, 確定用于表面處理的具體方法, 可以是一種, 兩種或幾種方法相結合。
1 等離子表面處理
等離子體化學反應的主要特征是反應僅發生在固體材料的表面上, 基本上不在材料內部發生反應。因此, 將該性質應用于聚合物材料的表面改性具有重要的現實意義。
等離子表面處理是改善材料表面潤濕性和粘附性的有效方法。具體方法是在通過高壓電將稀有氣體激發成等離子體狀態的環境下, 在被粘物表面上進行化學反應。使表面產生反應性基團或交聯, 從而改善表面能并改善粘合性能。
2 脫脂除油
脫脂就是去除被粘物表面的油污。通常用堿溶液或有機溶劑等化學品處理。脫脂優選在去除粗糙之前進行, 免得在拋光到粗糙的凹槽之后不容易除去油, 并且嚴重影響粘合效果。
常用的除油方法包括溶劑脫脂, 堿液脫脂和電化學脫脂。
2.1 溶劑除油
皂化油和非皂化油都很好地溶于有機溶劑中, 因此它們可以用溶劑脫脂。它具有速度快, 簡單方便, 基本無腐蝕的特點。溶劑脫脂通常用揮發性有機溶劑, 例如丙酮, 甲基乙基酮, 三氯乙烯, 乙酸乙酯, 無水乙醇, 溶劑汽油, 四氯化碳等。有時使用混合溶劑更佳。脫脂溶劑的量不宜過大, 表面在揮發后迅速冷卻, 使空氣中的水分凝結在表面, 形成水膜, 影響粘合劑的潤濕, 所用溶劑應盡可能不含水分, 最好是化學品級。
2.2 堿液除油
堿性脫脂也稱為化學脫脂, 即利用堿液和油發生皂化來達到去除油的目的。因此, 它只能用于去除動物油和植物油, 不適合去除礦物油。通常, 可以用稀堿溶液處理, 例如氫氧化鈉, 碳酸鈉, 硅酸鈉, 磷酸三鈉和乳化劑。堿液應該有足夠的濃度。但是, 如果氫氧化鈉的濃度太大, 則鋼的表面將具有棕色氧化膜, 并且皂化油在堿溶液中的溶解度將降低。提高溫度有利于皂化和乳化, 脫脂操作溫度通常為80至100℃。
2.3 乳液除油
乳液的脫脂可以在室溫下進行, 并且比堿液的脫脂更有效。乳化作用可以除去在有機溶劑中的油, 并且在水中除去水溶性污染物。乳化脫脂是一種更好的脫脂方法, 沒有火災和中毒的風險。乳化脫脂劑的主要成分是有機溶劑, 乳化劑, 混合溶劑和表面活性劑。
2.4 電化除油
在堿性電解液中, 油和堿液的表面張力降低, 導致油膜破裂。由于極化, 金屬和堿液之間的表面張力顯著降低, 使得電極之間的接觸面積迅速增加, 并且附著在金屬表面上的油被擠壓, 迫使油膜破裂成小的油珠, 在電極表面上產生的氫氣或氧氣泡保留在小油珠上。電化除油效率高、效果好。
3 除銹粗化
由氧氣, 濕氣和其他介質引起的空氣中金屬材料的腐蝕或變色稱為生銹, 腐蝕產物通常稱為“銹”。通常, 高溫下空氣對金屬的侵蝕稱為氧化, 氧化產物稱為“氧化皮”。腐蝕和結垢阻礙了粘合劑對基材的潤濕, 需要將其除去以暴露基材的新鮮表面。為了增加粘合面積并增加粘合強度, 通常要求表面具有適當的粗糙度。對于金屬材料, 粗糙化的目的通常在除銹的同時實現。除銹方法是手工, 機械和化學三個方面。
3.1 手工法
手動除銹主要通過人力和簡單的工具完成。通過摩擦, 刮擦, 研磨, 刷涂等除去金屬表面的腐蝕, 并獲得適當的粗糙度。這些方法是最簡單和最常見的, 但它們具有差的工作條件和低效率, 并且僅適用于粘合強度不太高或作為預處理的情況。
3.2 機械法
機械方法是使用某種機械設備和工具來去除金屬表面上的銹。這些機器包括便攜式鋼板除銹機, 電動砂輪, 氣動刷, 電刷, 除垢槍, 噴砂機等。通過摩擦和噴涂金屬表面進行除銹。
3.3 化學法
化學除垢是使用化學方法來溶解生銹的金屬表面的銹。尤其適合無噴砂設備條件的場合。
4 化學處理
化學處理是在諸如酸或堿的溶液中處理被粘物, 并通過化學反應活化或鈍化表面。化學鍵合的鍵可以大大提高鍵合強度和耐久性, 并且適合于鍵合性能相對高的情況。化學處理過程相對而言很麻煩, 在除油、除銹、粗化后, 還需多次沖洗, 最后還要鈍化、干燥等。
5 偶聯劑處理
使用偶聯劑進行表面處理比化學處理更簡單, 更安全, 但其效果與化學處理相反。可以在被粘物和粘合劑之間形成化學鍵, 并顯著提高粘合強度, 耐水性, 耐熱性等。
必須首先將偶聯劑的表面處理配制成一定濃度的水或非水溶液, 施加到脫脂和失去光澤的表面上, 干燥然后施膠。偶聯劑溶液放置時間過長, 或者沉淀出白色沉淀物則會失效, 必須在幾小時內使用完。
6 保護處理
像金屬, 陶瓷, 玻璃等高能表面被粘物, 易于吸收水和氣體, 再次污染, 并影響粘合劑的潤濕性。在粘合之前可以立即涂上底漆, 可以達到密封, 保護和延長儲存的時間。所謂的底漆是在涂膠之前施加到被粘物表面的一種膠, 以改善粘合性能。底漆基本上是與所用粘合劑相同或相似的聚合物的稀釋溶液, 其本身與重涂的粘合劑良好粘合。常用的底漆是酚醛樹脂, 環氧樹脂, 聚氨酯等。
7 輻射接枝
輻射接枝處理方法是聚合物鍵合的材料在某些單體存在下用鈷 (60Co) 源或電子加速的β射線接枝。使表面接枝上能促進粘合的聚合物。
8 結語
上述幾種表面處理方法, 除了表面清理不可缺少之外, 其他一些方法則根據要求和需要確定, 可以是兩種也可以是幾種方法聯合采用。
由上不難看出, 表面處理是相當麻煩與費時的工作, 但它卻是粘接極為重要的環節, 一定要給予足夠的重視, 不可馬虎大意, 要認真仔細地進行工作, 表面處理對于粘接就好像蓋大樓應打好地基一樣重要。
