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熱熔膠粘合存在的力

兩個(gè)被粘物使用熱熔膠粘合后，在存放和使用的過(guò)程中會(huì)受到以下兩種類型的外力作用而被破壞：一是端部受到剝離應(yīng)力的作用而翹起，甚至被撕開，破壞常常發(fā)生在膠粘劑的界面附近，主要受到膠粘劑與被粘物表面的范德華力的大小制約;二是受到持久的剪切應(yīng)力作用而脫開。常常發(fā)生在膠粘劑的內(nèi)部，主要決定于膠粘劑本身的范德華力，也就是我們通常說(shuō)得內(nèi)聚力。

第一種力我們通常用剝離強(qiáng)度的數(shù)值來(lái)表征它們，而di二種力我們用剪切蠕變的大小即持粘力的數(shù)值來(lái)表征它們。

剝離強(qiáng)度定義

是指膠粘制品在適當(dāng)?shù)耐饬妥銐虻臅r(shí)間進(jìn)行粘合后與被粘物表面形成抵抗粘合界面分離的一種力。

1、180o和90o剝離測(cè)試

180o剝離測(cè)試方法最常見(jiàn)，剝離測(cè)試操作簡(jiǎn)單方便，測(cè)試結(jié)果分散性小。由于剝離強(qiáng)度測(cè)試條件對(duì)測(cè)試結(jié)果影響很大，所以各國(guó)都已經(jīng)制定了標(biāo)準(zhǔn)化的測(cè)試方法。美標(biāo)為ASTMD1000-66和ASTMD3330M,美國(guó)的壓敏膠粘帶協(xié)會(huì)PSTC制定的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)為PSTC-1(單面膠帶)和PSTC-3(雙面膠帶)。歐洲制定的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)為AFERA4001。日本的國(guó)標(biāo)為JISZO237-8。我國(guó)制定的180o剝離強(qiáng)度測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)為GB2792-1998。各國(guó)的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的測(cè)試條件和要求都不完全一致。為了促進(jìn)各國(guó)之間膠粘制品的貿(mào)易和技術(shù)交流，世界上主要的幾個(gè)膠粘劑協(xié)會(huì)已經(jīng)制定了180o剝離強(qiáng)度測(cè)試方法的標(biāo)準(zhǔn)。

2、T型剝離測(cè)試

主要用于非壓敏性的膠粘劑的剝離強(qiáng)度測(cè)試，常用此法測(cè)試壓敏膠帶的初粘性。

剝離強(qiáng)度的成因

非反應(yīng)型壓敏膠制品的剝離強(qiáng)度是膠層與被粘物表面形成的范德華力所致，其最終強(qiáng)度值的大小是膠層與基材、被粘物共同所組成的復(fù)合材料的粘彈性相關(guān)，也就說(shuō)最終測(cè)試出來(lái)的剝離強(qiáng)度值不僅和膠粘劑本身相關(guān)，也跟基材和被粘物有關(guān)。
剝離強(qiáng)度測(cè)試是一個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程;測(cè)試所得到的剝離強(qiáng)度值不僅僅是膠粘劑本身的剝離強(qiáng)度值，還受到測(cè)試過(guò)程中膠本身的拉伸變形和基材的變形等因素影響;還與他們的厚度以及測(cè)試條件，如剝離角度、剝離速度、測(cè)試溫度等有關(guān)。

01 活動(dòng)總結(jié)

我們?cè)谧鰟冸x測(cè)試時(shí)，往往非如我們所愿的那樣膠粘劑從被粘物表面很平滑的剝離開來(lái)，會(huì)發(fā)生很多種破壞類型。破壞類型不同，即使相同的測(cè)試結(jié)果所能表征的性能也會(huì)不一樣。一個(gè)粘合好的樣品在進(jìn)行剝離測(cè)試時(shí)，有可能會(huì)出現(xiàn)以下六種類型破壞的一種：

1、界面粘合破壞

完全界面破壞發(fā)生的明顯標(biāo)志是剝離破壞后膠粘制品與被粘物表面干凈地分離，沒(méi)有任何肉眼可以觀察到的殘膠留在被粘物表面上，也沒(méi)有任何肉眼觀察到的被粘物留在膠層表面。因此，只有發(fā)生完全的界面破壞時(shí)所測(cè)得的剝離值才能真正表征界面粘合力的大小。

2、膠粘劑層內(nèi)聚破壞

若試驗(yàn)時(shí)剝離破壞后被粘物表面和基材明顯地殘留一層膠粘劑就是內(nèi)聚破壞。

3、基材-膠層界面破壞

測(cè)試剝離后膠粘劑層全部殘留在被粘物表面上而基材上沒(méi)有留下人很好肉眼可以觀察到的膠粘劑。

4、被粘物內(nèi)聚破壞
測(cè)試剝離后破壞發(fā)生在被粘物內(nèi)部。如常用的BOPP膠帶在封箱后進(jìn)行剝離，破壞常常發(fā)生在紙箱內(nèi)部即是內(nèi)聚破壞。

5、基材內(nèi)聚破壞

測(cè)試剝離后發(fā)生測(cè)試基材內(nèi)部破壞。若測(cè)試泡棉膠帶時(shí)就常常會(huì)發(fā)現(xiàn)泡棉本身發(fā)生破壞。

6、混合破壞

測(cè)試剝離后發(fā)生以上五種，其任何兩種以上的破壞即是混合破壞。不同用途的產(chǎn)品會(huì)有不同的要求破壞類型。如大部分的壓敏膠制品我們希望它發(fā)生完全的界面破壞，但是絕大多數(shù)的熱熔膠我們希望它發(fā)生被粘物內(nèi)聚破壞等等。

影響剝離強(qiáng)度的因素

我們測(cè)試剝離強(qiáng)度時(shí)，所得到的值并不等于界面粘合力，因?yàn)槌私缑嬲澈狭ν猓€受到其他因素的影響。測(cè)試條件對(duì)剝離強(qiáng)度的影響

a、剝離角度的影響

大量的試驗(yàn)研究數(shù)據(jù)表明，剝離測(cè)試時(shí)所采用的剝離角度對(duì)所測(cè)得的剝離強(qiáng)度值影響很大。剝離角度為0o時(shí)就說(shuō)典型的拉伸剪切測(cè)試，所得到的值就是拉伸剪切強(qiáng)度。一般情況下，拉伸剪切強(qiáng)度要比剝離強(qiáng)度大許多，隨著剝離角度的增加，所得的剝離強(qiáng)度值逐步較小。最小值出現(xiàn)在120o-150o之間，，最大值出現(xiàn)在40o-60o之間。曹通遠(yuǎn)博士在這方面做了不少工作，并為此發(fā)明了一臺(tái)可以測(cè)試不同角度剝離強(qiáng)度的剝離試驗(yàn)機(jī)。我們通常使用180o做標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試。

b、剝離速度的影響

測(cè)試時(shí)，不同的剝離速度會(huì)發(fā)生不同的破壞類型。剝離速度從慢到快，膠層從內(nèi)聚破壞向界面破壞過(guò)渡，然后是一個(gè)相對(duì)平穩(wěn)階段向“粘-滑”階段過(guò)渡。因此，各國(guó)在制定180o剝離強(qiáng)度測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)時(shí)對(duì)剝離速度皆作了嚴(yán)格的規(guī)定，即300mm/min。這樣的速度正好處于平穩(wěn)的剝離階段。

c、測(cè)試溫度的影響

從理論上來(lái)說(shuō)，所有的熱熔膠都是一種粘彈體，符合時(shí)溫等效原理。在不同溫度下進(jìn)行180o剝離強(qiáng)度測(cè)試時(shí)，不僅所測(cè)得的剝離強(qiáng)度值有很大的不同，而且破壞類型也會(huì)不一樣。膠粘劑的這種變化主要是有膠粘劑的粘彈性行為所決定的。因此，各國(guó)在制定180o剝離強(qiáng)度測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)溫度也作了嚴(yán)格的規(guī)定。一般是室溫23o±2。

d、其他測(cè)試條件的影響

除了剝離角度、剝離速度和測(cè)試溫度外，剝離強(qiáng)度測(cè)試中的其他條件，如試樣準(zhǔn)備前被粘材料的表面除了情況，粘貼試樣的外加壓力大小，加壓的方式和時(shí)間，試樣制備后的放置時(shí)間、放置地點(diǎn)的溫度以及試樣制備、放置和測(cè)試時(shí)的環(huán)境濕度等，都對(duì)剝離強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果又一定影響。曹通遠(yuǎn)博士曾經(jīng)說(shuō)過(guò)，影響的因素有二十種之多。

膠粘劑本身對(duì)剝離強(qiáng)度的影響

被粘材料對(duì)膠制品剝離強(qiáng)度的影響主要是由于它們的表面能和材料的粘彈性所引起的。膠粘劑對(duì)不同材料表面的被粘物表面浸潤(rùn)能力不一樣，所產(chǎn)生的范德華力不同，所測(cè)得的剝離強(qiáng)度值當(dāng)然也不一樣。對(duì)于熱熔壓敏膠制品，180o剝離強(qiáng)度出現(xiàn)最大值與最佳潤(rùn)濕熱力學(xué)條件一致。這也直接說(shuō)明了膠粘劑的粘合力主要來(lái)源于膠粘劑與被粘材料之間形成的范德華力。其次，被粘材料表面的粗糙度對(duì)剝離強(qiáng)度也有明顯的影響。這是由于粗糙的表面增大了膠粘劑的接觸面積，也就意味著增大了范德華力。同時(shí)，粗糙表面容易形成機(jī)械錨固，而機(jī)械錨固的作用力主要取決于膠粘劑材料本身的范德華力，這種范德華力往往大于界面的范德華力。除了表面能和表面的粗糙度外，材料本身的粘彈性對(duì)膠粘劑的剝離強(qiáng)度也有很大的影響。這也是不同溫度段膠粘制品測(cè)得剝離強(qiáng)度不一樣的原因之一。