初粘强度、剥离强度和粘合强度：它们的意义及其重要性
胶黏剂是一种能够将表面粘合在一起的物质，提供牢固且持久的粘接。粘接强度是指使粘接系统失效所需的应力。粘接强度的大小不仅取决于粘接力、机械性能、被粘物的性质以及粘接工艺，还与接头形式、应力条件（类型、大小、方向、频率）、与测试条件相关的环境因素（温度、湿度、压力、介质）以及实验技术密切相关。胶黏剂在从航空航天到建筑和医疗设备等众多行业中发挥着关键作用。然而，为特定应用选择合适的胶黏剂并非易事——这需要对胶黏剂性能指标有深入的了解。需要评估的关键性能包括：
初粘强度：衡量胶黏剂在完全固化前的初始粘接强度
剥离强度：胶黏剂在拉伸应力下抵抗分离的能力
粘合强度：胶黏剂粘接所能承受的极限拉伸强度
这些指标对于确保各种应用中的可靠性、耐久性和效率至关重要。了解影响这些胶黏剂性能的因素非常重要，包括固化剂、交联密度以及基材相互作用等。每个因素都直接影响到胶黏剂从初始应用到最终耐久性的表现。采用战略性方法选择胶黏剂，不仅能确保牢固可靠的粘接，还能优化生产效率和产品寿命。
一、初粘强度：可靠粘接的基础
初粘强度是指胶黏剂在完全固化之前的初始粘接强度。它对于粘接后需要立即处理或承受应力的应用至关重要。高初粘强度可以防止过早失效，确保粘接能够承受后续制造过程中的各种考验。高初粘强度使得粘接件能够立即处理，缩短装配时间，并提高生产效率。
搭接剪切测试是评估初粘强度的标准方法。将一定量的胶黏剂涂覆在两个重叠的测试样品之间，然后对组装件施加拉力，直到粘接失效。测量破坏粘接所需的力，并用于计算初粘强度。
搭接剪切测试（ASTM D1002）：将两个样品粘接在一起并施加负载，以测试搭接剪切强度。
1、影响初粘强度的因素
胶黏剂达到初粘强度所需的时间因具体胶黏剂类型、固化机制以及温度和湿度等环境因素的不同而有很大差异。
温度：较高的温度可以加速固化过程，从而提高初粘强度；而较低的温度会减缓固化并降低初粘强度。
固化时间：快速固化的胶黏剂能更快达到初粘强度，从而实现快速装配。然而，过快的固化有时可能会影响最终的粘接强度。通常，环氧树脂和聚氨酯等反应性胶黏剂可以在几分钟到几小时内达到初粘强度。环氧树脂胶黏剂的初粘强度通常为中等至高，具体取决于配方和固化条件。压敏胶（PSAs）可能需要更长的固化时间。
固化剂：固化剂和催化剂的选择会影响固化速度和初粘强度的形成。
增粘剂：初粘性是指胶黏剂的初始粘性，对于初始接触非常重要。例如，压敏胶（PSAs）依赖初粘性实现初始粘附。然而，初粘强度对于确保可靠的粘接仍然至关重要，尤其是在胶黏剂需要立即承受应力或处理的应用中。较高的初粘强度可以防止过早的粘接失效，并提高整体性能。增粘剂是低分子量聚合物或树脂，能够增强胶黏剂的粘性，使其在完全固化前粘附在表面。它们对初粘强度的贡献显著。
部分反应的交联剂：启动交联过程，从而形成提供初始强度的网络结构。随着固化的进行，更多的交联形成，导致粘接强度增加。
2、初粘强度在各行业中的作用
以下是一些具有高初粘强度的胶黏剂示例：
热熔胶：加热熔化后涂覆，冷却后迅速固化。它们通常具有较高的初粘强度，能够实现即时处理和粘接。
反应性热熔胶：结合了热熔胶和反应性胶黏剂的优点，提供优异的初粘强度和最终粘接强度。厌氧胶：在无空气条件下固化，能够快速形成粘接并提供高初粘强度。
二、剥离强度：衡量胶黏剂粘接耐久性
剥离强度衡量的是胶黏剂粘接在拉伸应力下抵抗分离的能力。剥离测试是一种常见的方法，将一条胶带粘贴在刚性基材上，然后以恒定速率以90°角剥离胶带。测量剥离胶带所需的力，并用于计算剥离强度。其计算公式如下：剥离强度 = 力 / 胶带宽度剥离强度通常以单位宽度的力为单位进行测量，例如：N/m（牛顿/米），lb/in（磅/英寸），oz/in（盎司/英寸）
T型剥离强度是测量将两个粘接在一起的柔性材料分离所需的力。T型剥离测试（也称为ASTM D1876）是一种标准测试方法，用于确定粘接的相对剥离阻力。测量并记录剥离胶带所需的力。
T型剥离测试（ASTM D1876）常用于柔性粘接材料
通常，压敏胶带的剥离强度范围从每英寸几盎司到每英寸几磅不等。剥离强度对于涉及柔性基材的应用（如胶带、标签和包装材料）尤为重要。高剥离强度可确保粘接在承受显著拉力时仍保持完整。
1、剥离强度的化学基础
胶黏剂的化学性质会影响剥离性能，具体解释如下：
内聚力：这是胶黏剂内部分子之间的吸引力。强大的内聚力确保胶黏剂在剥离过程中保持完整。
粘附力：这是胶黏剂与基材之间的吸引力。强大的粘附力可增强粘接强度，并有助于提高剥离强度。
胶黏剂-基材相互作用：胶黏剂与基材之间的强界面粘附对于高剥离强度至关重要。这可以通过化学键合、机械互锁或两者结合来实现。
2、不同类型胶黏剂/基材的失效
聚合物链柔韧性：胶黏剂中聚合物链的柔韧性会影响剥离强度。更柔韧的链能够在剥离过程中适应变形，从而提高剥离强度。
影响剥离强度的因素
胶黏剂带的剥离强度可能因胶黏剂类型、背衬材料和具体应用的不同而有很大差异。它取决于以下几个因素：
胶黏剂类型：不同类型的胶黏剂（如丙烯酸、橡胶、硅胶）具有不同的剥离强度。
胶黏剂厚度：较厚的胶黏剂层可以通过增加机械互锁和胶黏剂体积来提供更高的剥离强度。然而，过厚的胶层可能导致固化时间延长并降低柔韧性。
固化时间：胶黏剂的剥离强度通常随固化时间的增加而提高。随着胶黏剂的固化，交联形成，增强了粘接并提高了抗剥离性。
基材相容性：剥离强度受基材的表面能和粗糙度影响。
涂覆方法：胶黏剂的涂覆方式会影响其剥离强度。
固化条件：通常，较高的温度会因胶黏剂粘度降低而降低剥离强度。然而，具体效果取决于胶黏剂类型和基材。其他条件如湿度和压力也会影响最终粘接强度。
3、剥离强度在各种胶黏剂应用中的作用
三、粘结强度：确保最佳的粘合性能
粘结强度衡量的是粘合接头在失效前能够承受的最大应力它也被称为极限拉伸强度。对于需要长期耐用性和抵抗温度、湿度和化学暴露等环境因素的应用来说，粘结强度至关重要。高粘强度保证了粘合接头在长时间内保持其完整性。拉伸试验是一种标准方法，其中粘合剂被涂抹在两个基材之间，并其固化。粘结好的组件被安装在拉伸试验机中。对粘结接头施加不断增加的拉伸力，直到其失效。测量力和断裂时的伸长量，以计算粘结强度。
根据ASTM D412-163进行的粘接强度（哑铃）拉伸
1、影响粘接强度的因素
粘接强度是各种因素复杂相互作用的结果。三个关键因素显著影响粘接强度。这些因素在下面详细解释》
（1）固化剂：固化剂是许多粘合系统中的重要组成部分。它们引发并控制交联反应，将液态粘合剂转变为固体、固化的接。所用固化剂的类型和数量可以显著影响最终的粘接强度。
反应机理：固化剂与树脂反应形成交联，创建三维结构。此反应的效率决定了固化速度和最终的粘接强度。
固化时间和温度：固化剂的选择影响所需的固化时间和温度。快速固化的可以减少生产时间，而慢速固化的剂可能更适用于需要更长工作时间的应用。
粘接强度和耐久性：固化剂的类型可以粘合剂的最终性能。这包括其粘接强度、耐热性以及对环境因素（如湿度和化学品）的抵抗力。
（2） 交联密度
交联密度是指每单位体积的固化粘合剂中的交联数量。通常，更高的交联密度会导致更强和更耐用的粘接。
机械性能：更高的交联密度提高了粘合剂的机械性能。例如，拉伸强度、剪切强度和冲击强度。
耐热性：交联聚合表现出更高的热稳定性和在高温下抵抗降解的能力。
化学耐受性：高密度交联网络可以提高粘合剂对化学品、溶剂环境因素的抵抗力。
（3）基材相互作用
粘合剂与基材之间的相互作用在决定粘结强度方面起着至关重要的作用。
表面能：基材的表面影响粘合剂的润湿行为。较高的表面能促进更好的粘附。
表面处理：适当的表面处理，如清洁和底涂，对于最佳的附是必不可少的。 界面结合：粘合剂与基材之间形成的键类型（例如，机械键、化学键）影响粘结强度。强界面键有助于提高整体的粘结强度。
2、 在各种粘合剂应用中，粘结强度的作用
四、每种强度类型重要性的应用
许多应用需要粘合剂满足多个性能标准。为了实现这一点，平衡各种性能至关重要的：
强度和耐久性：高强度和耐久性对于结构应用至关重要。
柔韧性和抗冲击性：柔性粘合剂可以适应热和机械应力。这提高了接头的耐久性。
耐热性：在高温应用中，热稳定的粘合剂是必要的，以保持接的完整性。
耐化学性：在恶劣环境中，耐化学性粘合剂可以防止降解和接头失效。
电绝缘性：电绝缘粘剂可以保护电子应用中的组件并防止短路。
以下是优先考虑特定粘合剂强度的行业和应用示例（例如，汽车、航空航天、）。
五、确保持久粘接的标准
选择合适的胶粘剂是一个关键决策，对产品的性能和耐久性显著影响。为了确保最佳的粘接效果和持久的粘接力，必须考虑多个因素。这些因素解释如下：
（1）基材兼容性
材表面能：胶粘剂必须具有足够的润湿性才能粘附到基材上。高表面能的基材通常可以与广泛的胶剂很好地粘接。而低表面能的基材可能需要特殊的底漆或具有强粘接力的胶粘剂。
孔隙率：多孔基可以吸收胶粘剂，可能会降低粘接强度。选择具有良好渗透性和固化性能的胶粘剂是至关重要的。
热膨胀：胶粘剂基材之间的热膨胀系数差异可能导致应力和潜在的粘接失败。柔性胶粘剂可以容纳这些差异。
（2）应用方法
应用分配：所的胶粘剂应与分配方法（例如，注射器、卡式、喷雾）兼容。
膜厚：所需的膜厚会影响胶粘剂的选择较厚的膜可能需要更长的固化时间和更高的温度。
填隙：如果需要填隙，胶粘剂必须具有足够的流动性和固化性能，填充间隙并形成坚固的粘接。
（3）固化条件
固化温度：固化温度可以显著影响固化速度和最终的粘接强度。高温固化可以固化过程，但可能不适合所有基材。
湿度：湿度可以影响固化反应和胶粘剂的最终性能。一些胶粘剂需要特定的湿度才能达到最佳固化效果。
固化时间：根据应用和所需粘合剂性能的不同，所需的固化时间也会有所不同。快速固化的粘合剂非常适合快速，而慢速固化的粘合剂可能更适合复杂的几何形状或大规模应用。
结论
理解粘合剂强度指标，如绿强度、剥离强度粘结强度，对于选择合适的粘合剂至关重要。一种全面的方法，平衡技术指标与化学成分，确保了最佳性能。通过考虑固化剂、联密度和基底相互作用等因素，配方设计师可以为各种应用创造耐用且可靠的粘合剂解决方案。下表总结了绿强度、剥离强度粘结强度之间的差异。
来源：功能高分子材料Dr
