固化又称硬化,是胶黏剂通过化学反应(交联、缩聚、加聚和接枝等)或物理作用而变成固体,并有一定强度的过程。固化是获得良好粘接性能的关键步骤之一,只有固化完全,强度才能最好。固化分为初固化、基本固化和后固化。
初固化:
在一定温度条件下,经过一段时间达到一定的强度,表面已硬化、不发粘,但固化并未结束。
基本固化:
再经过一段时间,反应基团大部分参加反应,达到一定的交联程度。
后固化:
为了改善粘接性能或因工艺过程的需要而对基本固化后的粘接物进行的处理,一般是在一定的温度下,保持一段时间,能够补充固化,进一步提高固化程度,并可有效地消除内应力,提高粘接强度。
为了获得固化良好的胶层,固化过程必须在适当的条件下进行。胶黏剂的固化工艺对胶接质量有很重要的影响,在固化中有三个基本工艺参数:温度、压力和时间。这三个参数对胶黏剂的固化影响是非常大的。以下为三个参数对固化程度的影响:
一、固化时间
固化这一过程必然是需要一定的时间才能完成的。如果固化的时间不足, 就会导致固化不完全,粘接强度也肯定不会高。但也并非随时间延长粘接强度无限制升高,会在某一时期达到最大值。另外一个需要注意的是,提升固化温度可以适当的减少达到最大粘接强度所需要的固化时间,但如果是低于了达到最大效果所需要的特定的固化温度,则无论怎么延长固化时间也无法达到最大效果。
表1 固化时间对剪切强度的影响
测试温度(℃) |
SY-H2胶在150℃固化不同时间的剪切强度(MPa) |
||||
15 min |
30 min |
45 min |
1 h |
2 h |
|
20 |
32.4 |
34.1 |
37.0 |
37.0 |
34.2 |
80 |
28.0 |
30.6 |
32.7 |
31.4 |
35.4 |
二、固化温度
温度对粘接强度影响很大,粘接强度时固化温度的提高而增加,固化温度提高,不仅粘接强度增大,而且固化时间缩短。温度低了,会造成欠固化或不固化,不能得到较高的粘接强度。固化温度高有益于提高粘接强度,但也要防止温度过高,以免出现过固化,胶层变脆,导致粘接强度大幅度降低。加热时升温速度也影响粘接强度,需要控制不宜太快。
表2 固化温度剪切强度的影响
固化及热老化时间 |
不同温度下的剪切强度(MPa) |
|||
23±3℃ |
80℃ |
120℃ |
150℃ |
|
110℃固化2 h |
31.4 |
24.9 |
9.50 |
4.38 |
120℃固化2 h |
34.1 |
32.7 |
11.2 |
4.90 |
130℃固化2 h |
38.3 |
33.5 |
13.0 |
5.35 |
140℃固化2 h |
41.5 |
33.8 |
15.1 |
6.25 |
130℃固化2 h,150℃老化600 h |
42.0 |
37.3 |
18.2 |
7.37 |
对比表1和表2的数据试样在150℃固化15min后的剪切强度明显大于110℃固化2h的剪切强度150℃固化45min后的剪切强度明显大于120℃固化2h 的剪切强度,对于150℃固化2h的情况比较特殊,其室温剪切强度没有增加但80℃时的剪切强度却大幅度提高且超过室温剪切强度这也说明提高固化温度以增强胶接强度是有一定限度的。
三、固化压力
在固化时适当的给予压力,能够使得胶黏剂与被粘物表面充分接触、湿润,让气体更好的扩散、渗透和排出,获得均匀密集的胶层。在一定的范围内,压力的增加会提升粘接强度,压力过大时,也有可能导致胶被挤出过多,造成缺胶,影响粘接强度。
胶黏剂的质量虽然重要,但是固化的因素也是不容忽视的,一个胶黏剂再好,如果固化的温度、压力和时间没有考虑到的话,对胶黏剂的固化程度影响是非常大的。胶黏剂长时间不固化等因素,可能会导致物品没有强的粘接度。


