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两个粘附体用热熔胶粘合后,在储存和使用过程中会受到以下两种外力的损坏:
一是端部因剥离应力而倾斜甚至撕裂,失效常发生在胶粘剂界面附近,主要受胶粘剂与被粘物表面的范德华力制约;
二是由于持续的剪切应力而分离。它常发生在胶粘剂中,主要由胶粘剂本身的范德华力决定,也就是我们通常所说的内聚力。
注:我们通常用剥离强度值来表征di的一个力,而用剪切蠕变值,即粘滞力值来表征di的两个力。
剥离强度的定义:
它是指在用适当的外力和足够的时间粘合后,抵抗粘合产品和被粘物表面之间的粘合界面分离的一种力。
一、剥离强度的测试方法
1、180和90°剥离测试
180°剥离试验方法zui常见,剥离试验操作简便,试验结果分散性较小。由于剥离强度的测试条件对测试结果影响很大,各国都建立了标准化的测试方法。美国的标准是ASTMD1000-66和英凡姆,美国压敏胶带协会PSTC制定的测试标准是PSTC-1(单面胶带)和PSTC-3(双面胶带)。欧洲测试标准是AFERA4001。日本的国家标准是JISZO237-8。GB2792-1998是我国制定的180°剥离强度试验方法的标准。不同国家的检测标准中规定的检测条件和要求并不全一致。为了促进各国间胶粘剂产品的贸易和技术交流,上几大胶粘剂协会都制定了180°剥离强度试验方法标准。
2.t型剥离试验
主要用于测试非压敏胶的剥离强度,这种方法常用于测试压敏胶带的初始粘性。
二、剥离强度的原因
非反应性压敏胶制品的剥离强度是由胶层与被粘物表面形成的范德华力引起的,zui的终强度值与胶层、基材和被粘物组成的复合材料的粘弹性有关,也就是说,zui终测试的剥离强度值不仅与胶粘剂本身有关,还与基材和被粘物有关。
剥离强度测试是一个较复杂的过程。测试得到的剥离强度值不仅是胶粘剂本身的剥离强度值,还受胶粘剂本身的拉伸变形和测试过程中基板的变形影响,还与它们的厚度和测试条件有关,如剥离角度、剥离速度和测试温度。
三、剥离试验中的损伤类型
当我们做剥离试验时,胶粘剂往往不能像我们希望的那样顺利地从被粘物表面剥离,会出现多种损伤。不同类型的损坏,即使相同的测试结果可以代表不同的性能。当粘合样品进行剥离试验时,可能会出现以下六种类型的损坏之一:
1.界面粘附失效
全界面失效的显标志是剥离失效后胶粘剂产品与被粘物表面分离干净,被粘物表面无肉眼观察到的残留胶粘剂,胶粘剂层表面无肉眼观察到的残留被粘物。因此,只有在发生全界面破坏时测得的剥离值才能真正表征界面附着力。
2.粘合层的粘结失效
如果在测试过程中剥离失败后,粘附体和基材表面显残留一层粘合剂,则为内聚破坏。
3.基底和粘合层之间的界面被损坏
剥离后,所有的粘合剂层都保留在被粘物的表面上,但是没有粘合剂留在基底上,这可以用肉眼观察到。
4.粘附体的内聚破坏
剥离后,失败发生在被粘物内部。例如,如果BOPP胶带在密封后被剥离,则失效经常发生在纸箱内部,即粘结失效。
5.基材的内聚破坏
测试剥离后,测试基板发生内部损坏。如果你测试泡沫胶带,你会经常发现泡沫本身被损坏了。
6.混合损伤
上述五种损害发生在试剥后,任一两种或两种以上的损害都是混合损害。不同用途的产品会有不同类型的损坏要求。例如,对于大多数压敏胶产品,我们希望它会有全的界面失效,但是对于大多数热熔胶,我们希望它会有被粘物的粘结失效等等。
四.影响剥离强度的因素
当我们测试剥离强度时,得到的值不等于界面附着力,因为它还受到界面附着力之外的其他因素的影响。
测试条件对剥离强度的影响
a、剥离角度的影响
大量实验数据表明,剥离试验中使用的剥离角度对测量的剥离强度有很大影响。当剥离角为0°时,称之为典型的拉伸剪切试验,得到的值为拉伸剪切强度。通常,拉伸剪切强度远大于剥离强度,剥离强度随着剥离角度的增加而逐渐降。zui低值出现在120-150之间,zui高值出现在40-60之间。曹博士在这方面做了大量的工作,发明了一种可以从不同角度测试剥离强度的剥离测试仪。我们通常使用180作为标准测试。
b、剥离速度的影响
在测试过程中,不同的剥离速度会出现不同的故障类型。剥离速度由慢到快,粘结层由粘结破坏过渡到界面破坏,然后由相对稳定阶段过渡到“粘滑”阶段。因此,各国在制定180°剥离强度测试标准时,都对剥离速度,即300mm/min,做出了严格的规定。这个速度正好处于平滑剥离阶段。
c、测试温度的影响
理论上,所有的热熔胶都是粘弹性体,符合时间-温度等效原理。在不同温度下测试180°剥离强度时,不仅测得的剥离强度值差异很大,而且失效类型也不同。胶粘剂的这种变化主要是由胶粘剂的粘弹性决定的。因此,各国在制定180°剥离强度测试标准时,都对温度做出了严格的规定。一般室温为23±2。
d、其他试验条件的影响
剥离强度测试中除了剥离角度、剥离速度和测试温度外,其他条件,如制样前胶合材料的表面、粘贴样品的外部压力、加压的方式和时间、制样后的放置时间、放置地点的温度以及制样、放置和测试过程中的环境湿度,都对剥离强度测试结果有一定的影响。曹博士曾经说过,影响因素多达二十个。
胶粘剂本身对剥离强度的影响
1.胶层厚度对剥离强度的影响
2.胶粘剂本身拉伸强度和弹性模量的影响
3.胶粘剂分子极性的影响
4.胶粘剂分子量和分子量分布的影响
粘合材料对剥离强度的影响
胶合材料对胶合产品剥离强度的影响主要是由其表面能和材料的粘弹性引起的。粘合剂对不同材料表面上被粘物表面的润湿能力不同,产生的范德华力也不同,测得的剥离强度当然也不同。对于热熔胶产品,180°剥离强度的高值与zui良好的润湿热力学条件相一致。也直接说明了胶粘剂的附着力主要来自胶粘剂与被胶合材料之间形成的范德华力。
其次,粘接材料表面粗糙度对剥离强度也有显影响。这是因为粗糙的表面增加了粘合剂的接触面积,这意味着范德华力增加。同时粗糙表面容易形成机械锚固,机械锚固的力主要取决于粘结材料本身的范德华力,往往大于界面的范德华力。
除了表面能和表面粗糙度,材料本身的粘弹性对胶粘剂的剥离强度也有很大影响。这也是不同温度范围下测量的胶粘产品剥离强度不同的原因之一。