盤點影響膠粘劑選擇的因素
膠粘劑的基本功能，是涂覆在被粘物表面間使這些被粘物連接起來。在要制造粘接件時，首先要考慮從不同類型的膠粘劑中挑選適宜的膠粘劑，以下是影響膠粘劑選擇的十一個因素。
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粘接組合件的整個加工過程或多或少對膠粘劑的選擇有影響。粘接前的加工在被粘面所造成的表面直接關(guān)系到粘接效果，如果不能改變它，那就要選擇與這種表面相匹配的膠粘劑。在粘接完成以后，整個被粘接件的加工方法（切削、沖壓、加溫、冷凍、浸漬等等）在選擇膠粘劑時也都要考慮到。整個粘接件如果是生產(chǎn)流水線上的一個單元，為了與其他單元同步，所采用的膠粘劑操作性能必須與生產(chǎn)線的速度相適應(yīng)。同是膠粘劑的形態(tài)（液體、膏狀、膜狀或固體）與粘接件的加工手段（手工或機(jī)械）也要相匹配。
被粘材料的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)及其在粘接前所需的表面制備程度，是挑選膠粘劑所考慮的另一重要因素。此時的選擇目標(biāo)是擴(kuò)展接頭上的粘接程度，使接頭在受試時粘接是內(nèi)聚破壞而不要在膠粘劑/被粘體界面上發(fā)生接頭破壞，只有這樣才有可能達(dá)到粘接劑的最高強(qiáng)度。
低強(qiáng)度材料，如織物、毛氈或某些類似木材的材料，可能比膠粘劑還要脆弱，因此接頭破壞發(fā)生在材料內(nèi)容。對這類應(yīng)用，所選的膠粘劑允許粘接件在其材料經(jīng)受得住的任何物理條件下使用，而且無粘接破壞的危險。此時使用高強(qiáng)度膠粘劑將使粘接材料超規(guī)格或者高價化了。
被粘體的厚度與強(qiáng)度同樣重要，特別是在那些膠粘劑的彈性系數(shù)與接頭設(shè)計相關(guān)的地方。柔性材料，如橡膠、薄金屬片、塑料膜等，它們在使用中易于彎曲，不要用硬而碎的膠粘劑來粘接，因為這類膠粘劑可能破裂而導(dǎo)致粘接強(qiáng)度降低。被粘體的可曲撓性或熱膨脹性的差異可使在膠層內(nèi)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。這樣的應(yīng)力可能在接應(yīng)承載任何外加負(fù)荷前就已導(dǎo)致接應(yīng)過早地破壞了。這樣的接應(yīng)在零下溫度使用特別危險。在一定程度上，應(yīng)力可用接應(yīng)設(shè)計減到最小，但已固化的膠層仍存在應(yīng)力。相同材料之間是客觀存在最小應(yīng)力的地方。通過調(diào)節(jié)膠粘劑組成和挑選膠粘劑，可以指望一種膠粘劑，其流變性、熱膨脹性和化學(xué)穩(wěn)定性都與被粘材料類似。在化學(xué)介質(zhì)（氣體、液體）中接頭材料之一膨脹，將導(dǎo)致應(yīng)力接近到膠粘劑與被粘體界面上。
另一個不可忽略的因素是膠粘劑的形態(tài)。溶劑型膠粘劑在粘接熱塑性薄膜或其復(fù)合薄膜時使接頭的邊緣起折皺，而它們對硬質(zhì)熱塑性材料的作用常常減少了對材料表面處理的要求。被粘材料的特殊形狀通常有助于特殊形式膠粘劑的應(yīng)用。鋁蜂房結(jié)構(gòu)對平金屬薄板的邊接，用液態(tài)底膠和熱固性膠膜（玻纖布作襯）粘接最好。用糊狀膠比較方便地將銅翼片和鋁管制成換熱器。對多孔性材料，采用粘度特別大的或者膏狀膠粘劑更合適。
膠粘劑從柔性的未干的材料變成韌性的、硬的固體，其內(nèi)聚強(qiáng)度性質(zhì)大幅度的變化，其幅度約幾千N/cm2。其內(nèi)聚強(qiáng)度的增加是膠層能承受不同應(yīng)力的根本原因，但內(nèi)聚強(qiáng)度的形成也是粘接體內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生的重要原因。
在某些例子中，可能只需要膠粘劑起臨時粘接作用。如象在定位和鎖緊零件時，使零件固定。在對膠粘劑有特殊的強(qiáng)度要求的應(yīng)用中，考慮粘接應(yīng)力是必要的。其中尤其是產(chǎn)生應(yīng)力的本質(zhì)及應(yīng)力的大小、粘接件的應(yīng)用條件。粘接劑選定之后，接頭上膠粘劑的性能還依賴于許多因素，最重要是接頭設(shè)計、被連接表面的狀態(tài)、所使用的粘接技術(shù)、膠層的厚度、以及被粘體零件的強(qiáng)度和厚度或形狀。
膠粘劑所提供的應(yīng)力的類型和大小很大程度上決定于接頭設(shè)計，粘接體可能受到剪切力、張力或壓縮力、或者劈力或剝離力，以及這些應(yīng)力的任何結(jié)合力。大多數(shù)膠粘劑顯示了好的抗壓強(qiáng)度；某些膠粘劑可能有低的剝離強(qiáng)度，但有高的抗剪切強(qiáng)度，或者相反。常常可能達(dá)到所需要的接頭強(qiáng)度，甚至用低強(qiáng)度膠粘劑也是如此。當(dāng)然，在不能設(shè)計大面積接頭的地方，采用高強(qiáng)度膠粘劑就成為必然的了。
接頭膠膜的厚度以選擇適合的膠粘劑來滿足所需要的強(qiáng)度是有特殊意義的。采用高模數(shù)的膠粘劑，在膠膜厚度較小時得到較高的抗張強(qiáng)度和抗剪切強(qiáng)度。熱固性樹脂要得到最佳強(qiáng)度通常膠膜厚度0.03-0.12mm，低于0.03mm強(qiáng)度通常要降低。強(qiáng)度與被粘表面的光滑度有關(guān)，接頭缺膠是危險的。另一方面，用彈性膠粘劑時，增加膠膜厚度會產(chǎn)生較高的剝離強(qiáng)度。尤其是在膠膜超過0.13mm厚時，通常會達(dá)到最佳強(qiáng)度。為了減少接頭應(yīng)力，不采用固化后比被粘材料還要硬的膠粘劑。
粘接體所受外應(yīng)力的條件必須詳細(xì)說明。對粘接頭可能支持的負(fù)荷，如間歇負(fù)載或振動負(fù)載，并不是所有膠粘劑的功效都正好一樣。有的膠粘劑形成硬的易碎粘接層，在振動負(fù)載容易破裂；而另一些膠粘劑雖然經(jīng)受得住間歇負(fù)載，但不能支持連續(xù)負(fù)載。提高負(fù)載速率對許多膠粘劑來說，會明顯地提高粘接強(qiáng)度（例如沖擊或剪切強(qiáng)度）這也是一個值得考慮的因素。
當(dāng)被粘體與膠粘劑不相容時，將導(dǎo)致粘接件的粘接破壞。甚至膠粘劑的組成之一與被粘體不相容時也是如此。例如：金屬部件受到酸性（或堿性）膠粘劑的腐蝕；柔性塑料中的增塑劑遷移到膠粘劑，導(dǎo)致界面粘接破壞；膠粘劑中溶劑或揮發(fā)物對塑料薄膜的作用。
只要有可能，在提供膠粘劑樣品的同時，都要提供其性質(zhì)的詳細(xì)說明，這無疑對膠粘劑的制造者或粘接工藝的實施者都是有益的。對電子元件和印刷電路板，通常要求在使用或貯存條件下膠粘劑不腐蝕銅及其它元件材料。在炸藥或類似的火工材料粘接時，其它的化學(xué)反應(yīng)發(fā)生可能破壞粘接，甚至對炸藥有不利影響（即敏化或鈍化）。
膠粘劑粘接的條件對選擇正確的膠粘劑同樣是重要的判據(jù)。在工廠或裝配線生產(chǎn)中，確定的裝配環(huán)境可能限制粘接產(chǎn)品對膠粘劑的選擇。這時所考慮的膠粘劑的操作性能往往可能摒棄用戶的潛在興趣。
與粘接過程相牽連的典型因素包括：膠粘劑的形態(tài)、膠粘劑的制備和應(yīng)用方法、膠粘劑的儲存期、膠粘劑的適用期、使用膠粘必須的手段或設(shè)備、粘接過程的可變性、涂膠和粘接（疊合）之間允許的時間、膠層干燥的時間和溫度、膠層的固化溫度和使用溫度、不同溫度下粘接強(qiáng)度的變化率、特殊要求和預(yù)防措施，如氣味、易燃性和毒性等等。
施于工件的膠粘劑的挑選方法，除了決定于膠粘劑的物理性質(zhì)外，還決定于零件的大小和形狀，被涂組成件的數(shù)目及零件的尺寸。膠粘劑的形態(tài)從稀薄液體狀至膏狀和固體狀。但對不同形態(tài)，要采用不同的使用手段。例如：對稀薄液體狀就噴涂、刷涂或滾涂；而對膏狀膠粘劑，則使用涂膠機(jī)或刮刀式涂膠機(jī)。
對被粘體來說，膠粘劑的粘接性通常是重要的。對已涂布膠液將要裝配的零件，釘著性或粘接性起決定作用。在裝配時，粘著時間范圍決定粘合件涂覆和裝配之間的時間間隔。因此粘著性質(zhì)將決定膠粘劑必須的使用條件（即膠粘劑的形態(tài)、傳質(zhì)速率、混合時間以及應(yīng)用方法）。與熱塑性膠粘劑相反，熱固型膠粘劑的粘著性通常較小。粘著性變化很大，這依賴于膠粘劑分子的結(jié)構(gòu)和聚集形態(tài)。膠乳狀膠粘劑只有當(dāng)其液體分散介質(zhì)（載體）的移去（揮發(fā)）而變粘；溶劑基橡膠甚至在含有可觀量的溶劑時就變粘。兩種膠都顯示很好的粘著性。 對某些粘合件，膠粘劑的固化溫度影響到膠粘劑的選擇。許多熱固性膠粘劑要加熱和加壓才能形成粘合件，而加工過程中不可能實現(xiàn)這些條件進(jìn)，通常使用冷固化膠粘劑。
膠粘劑的選擇還可以決定于粘合件的部件的幾何性及其排列情況，通常松配合的部件需要隙性膠粘劑；反之，緊配合的部件間需用低粘度膠粘劑。
對每一種裝配件來說，在為它挑選膠粘劑時必須考慮到粘合件在所期望的整個使用期中，在使用條件下必須維持的強(qiáng)度。因此，為了要詳細(xì)說明一種適用的膠粘劑，設(shè)計者必須了解需要滿足的所有情況。
通常，重要的是強(qiáng)度和耐久性要求，有關(guān)的這些因素在粘接體受力情況中講到過。不同類型的膠粘劑對不同的應(yīng)力及施力速率響應(yīng)的差異范圍很大。熱塑性膠粘劑不適于結(jié)構(gòu)應(yīng)用，因其在支持較低的負(fù)載時就傾向于破壞，并且在受熱時軟化。熱塑性膠粘劑是不能經(jīng)受住長時間的振動應(yīng)力，雖然在短時持續(xù)試驗中它比熱固性的顯示出更大的強(qiáng)度。熱塑性橡膠型膠粘劑通常具有高的剝強(qiáng)度，但其抗張強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度相對的低。相反，熱固性樹脂常常用作結(jié)構(gòu)膠粘劑的基本組分。結(jié)構(gòu)膠粘劑在常溫下變成相對硬的膠粘層，而且保留其大部分的強(qiáng)度。因此，一般說來在要求高強(qiáng)度和高的耐破壞穩(wěn)定性的場合，應(yīng)用熱固性結(jié)構(gòu)膠粘劑是可取的。以熱固性樹脂或橡膠/樹脂為主要萬分的膠粘劑，同樣適用于支持振動負(fù)荷，但對支持剝離應(yīng)力或劈開應(yīng)力其強(qiáng)度相對地差。在沖擊負(fù)荷下，彩回彈性膠粘劑將證明比采用易碎的熱固生膠粘劑更滿意。
另一個值得考慮的重要因素是膠粘劑所要求的有效應(yīng)溫度范圍。通常粘合件的使用溫度，是指膠層溫度，而不是環(huán)境溫度。粘合件的溫度常常低于環(huán)境溫度，特別是粘合件是間歇地或短時暴露于加熱環(huán)境中時更是如此。在高溫下所有膠粘都要不同程度地?fù)p失強(qiáng)度，且部分540膠粘劑軟化或分解成無用的東西。在70°C以下有許多類熱固性和熱塑性膠粘劑都可使用；但在120°C時，只有少數(shù)熱塑性膠粘劑膠粘劑的服務(wù)壽命
通常對膠粘劑要求有一個服務(wù)壽命，即粘合件的使用壽命，實際上要求膠粘劑的粘接有效期或壽命應(yīng)比粘合件長一些。例如粘接磨刀石對金屬座子所使用的膠粘劑，必須直到磨刀石耗盡都要維持滿意的粘接。
當(dāng)然，某些情況下，短的使用壽命是對膠粘劑的另一種要求。在裝配中有時需要用膠粘劑暫時將零部件粘附住，以便用其它手段使之安裝好；或者在加工過程中用膠粘劑將工件“夾持”在工作臺上，例如對玻璃、石料、磁頭或金屬等的磨琢?xí)r的情況。燒結(jié)前瓷粉的粘接和鑄造型砂材料的粘結(jié)是暫時粘接的另二種例子。對鑄造型砂的粘結(jié)還有特殊的要求，即在澆鑄件定形后，粘接就失效，砂型就崩解不再附在澆鑄件上。蠟、火漆、蟲膠等常常作為暫時性膠粘劑。
以粘接件的使用條件，通常已為人們所重視，但對粘接件的儲存條件卻容忽視。正確的作法是，在挑選膠粘劑時就重視在運(yùn)輸和儲存中粘合件可能受到反常的極端溫度和碰撞（沖擊）負(fù)荷。例如噴氣發(fā)動機(jī)是在熱狀態(tài)下工作，而可能儲存在-40°C以下的環(huán)境中或在這種條件下運(yùn)輸。如果在選擇膠粘劑時忽略儲運(yùn)條件，就會造成粘合件在使用前損壞。
把粘接過程作為一個整體來考慮，挑選膠粘劑的適當(dāng)性質(zhì)比膠粘劑的成本更重要。除了膠粘劑的價格外，還要考慮到采用所挑選的膠粘劑的生產(chǎn)效率以及其它因素，僅僅采用最低成本的膠粘劑，不顧下列有關(guān)因素，未必會收到好的經(jīng)濟(jì)效果：
（1）粘接的總效率（與粘接面積和元件數(shù)目有關(guān)）；
（2）應(yīng)用或加工過程所需設(shè)備的容易性（設(shè)備包括模具、夾具、加壓具、加熱爐、涂敷器等）；
（3）過程所需的時間（包括裝配時間、被粘元件的準(zhǔn)備時間、固化時間等）；
（4）被粘元件裝配和檢驗的勞動成本；
（5）同基他連接方法相比廢棄料的數(shù)量。
通常寧可采用粘接工藝簡單的快速定位膠粘劑，只要不用復(fù)雜的裝配夾具或模具，那怕膠粘劑的價格高一引起也是合算的。
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