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結構膠在復合材料粘接中的應用優勢
發布日期：2017-11-23
來源：互聯網 瀏覽次數：184
核心提示：最新的行業趨勢顯示，隨著復合材料制造工藝的不斷進步，成本逐步降低，在運輸、工業和其它許多市場的復合材料使用量正不斷提升。復合材料被廣泛應用于各種領域，以降低重量、提高耐候性、增進美感、優化設計方案并提
最新的行業趨勢顯示，隨著復合材料制造工藝的不斷進步，成本逐步降低，在運輸、工業和其它許多市場的復合材料使用量正不斷提升。復合材料被廣泛應用于各種領域，以降低重量、提高耐候性、增進美感、優化設計方案并提高剛度重量比。
一、結構膠粘劑的應用
結構膠黏劑(例如環氧樹脂、丙烯酸樹脂和聚氨酯)的特點讓設計師無需使用機械緊固件、鉚釘或焊接，也能夠創造出符合結構強度要求的產品。此外，結構膠黏劑可以很好地應用于包括塑料、金屬和復合材料在內的多種基材，同時保持高性能。甚至在以前必須用機械連接或熱焊接方式連接的熱塑性聚烯烴 (TPO)、聚丙烯 (PP) 和聚乙烯(例如 HDPE)等低表面能 (LSE) 塑料現在也可使用特種結構膠黏劑粘接。
雖然大部分基材表面均可使用機械連接方式(例如夾子、螺絲等)接合復合材料或混合材料，但這種連接方式需要額外的步驟來塑造或者打造附加裝置。這可能會導致應力集中，從而導致塑料破裂和過早損壞。另外，在復合材料中鉆孔還會導致基體和增強纖維中出現斷點，從而降低材料強度。所有的機械連接方法都會導致重量增加，而且影響材料美感。對于某些復合材料，常見的替代方法是熱焊接和摩擦焊接。但是，這些焊接方法需要特殊的工具并耗費很多能量，而且可處理的形狀和基材組合有限。
二、結構膠粘劑的優勢
除了形成強大的粘接力，結構膠黏劑還可以降低總體成本，并提高產品耐用性;其重量通常輕于機械緊固件。耐用性提高是因為膠黏劑在整個粘接區域能均勻分散應力，而機械緊固件、鉚釘和點焊會造成應力集中，導致基材中出現弱點。此外，使用膠黏劑在提供高粘結強度的同時，還可以對整個粘接區域實現密封。
膠黏劑粘接的另一大優勢是簡便，相對于傳統的機械方法，膠黏劑可以將不同的材料結合起來。例如，結構膠黏劑可以防止不同金屬之間的電解腐蝕。最后，膠接接合面比機械緊固件顯得更整潔，因而讓產品構造更美觀而且更高效，無需額外的修整工作。因此，膠接堪稱是新一代工程復合材料和塑料的最佳接合方案。
三、選擇合適的膠黏劑實現性能最優化
想要有效設計膠接面，工程師需要了解粘接部件與膠黏劑的若干關鍵的材料特性。這些特性包括：拉伸強度、模量、斷裂延伸率、搭接剪切強度、剝離、熱膨脹系數和玻璃化溫度等。例如，由于纖維增強復合材料和金屬的熱膨脹系數不同，可導致粘接位置承受意外載荷，使兩者之間的粘接提早失效;如果預計在最終用途中會出現溫度變化，應做好適應性調節。
結構膠黏劑有三大系列：丙烯酸酯 (MMA)、聚氨酯 (PU) 和環氧樹脂 (EP)。所有膠黏劑系列的產品可能在固化速度、最終強度和可延伸性上顯著不同。由于每個系列的化學成分和一般物理特性都不同，因此每個膠黏劑系列都具有適用于特定基材類別或載荷狀態的一些特性。
要使粘接設計達到最優效果，務必要充分了解影響膠黏劑表現的因素，以便快速確定一組正確的候選膠黏劑，從而執行后續的測試和原型制作。與能夠提供數據和技術幫助的膠黏劑制造商合作是推進復合材料粘接的最實惠的方法。
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