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玻璃钢粘接工艺

时间:2012-3-28

       1. 表面处理   
       形成良好粘接的条件之一是对基材表面进行必要的处理。  
       被粘物表面常常存在着油脂,灰尘等弱界面层,受其影响,建立在弱界面层上的粘接所得粘接强度不易提高,对那些与胶粘剂表面张力不匹配的基材表面,还必须进行化学处理,表面处理是提高粘接强度的首要步骤之一。
       2.清洗脱脂
       一些金属,塑料基材的表面常常易被汗,油,灰尘等污染,另外,塑料表面还有脱模剂,所以这样的塑料与胶粘层仅形成弱的粘接界面,对聚氨酯胶粘剂来讲,金属或塑料表面的油脂与聚氨酯相容性差,而存在的水分会与胶粘剂中的一NCO基团反应产生气泡,使胶与基材接触表面积降低,且使胶粘层内聚力降低,因而粘接前 必须进行表面清洗,干燥处理,一般是用含表面活性剂及有机溶剂的碱水进行清洗,再水洗干燥,或用有机溶剂(如丙酮,四氯化碳,乙醇等)直接清洗,对有锈迹的金属一般要先用砂纸,钢丝刷除去表面铁锈。
       3.粗糙化处理  
       对光滑表面一般须进行粗糙化处理,以增加胶与基材的接触面积,胶粘剂渗入基材表面凹隙或孔隙中,固化后起“钉子,钩子,棒子”似的嵌定作用,可牢固地把基材粘在一起,常用的方法有喷砂,木锉粗化,砂纸打磨等,但过于粗糙会使胶粘剂在表面的浸润受到影响,凹处容易残留或产生气泡,反而会降低粘接强度,如果用砂磨等方法又容易损伤基材,所以宜采用涂底胶,浸蚀,电晕处理等方法改变其表面性质,使之易被聚氨酯胶粘剂粘接。
       4.金属表面化学处理 
      对金属表面可同时进行除锈,脱脂,轻微腐蚀处理,可用的处理剂很多,一般是酸性处理液,   如对铝,铝合金,可用重铬酸钾/浓硫酸/水(质量比约10/100/300)混合液,在70-12℃浸5-10min,水洗,中和,再水洗,干燥。
  对铁可用浓硫酸(盐酸)与水1:1混合,室温浸5-10min,水洗,干燥?或用重铬酸钾/浓硫酸/水混合液处理。 
       5. 塑料及橡胶的表面化学处理  
      多数极性塑料及橡胶只须对表面进行粗糙化处理及溶剂脱脂处理,不过聚烯烃表面能很低,可采用化学方法等增加其表面极性,有溶液氧化法、电晕法、氧化焰法等。 
     (1)化学处理液可用重铬酸钾/浓硫酸/水(质量比75/1500/12,或5g/55ml/8ml等配比),PP或PE于70℃浸1—10min或室温浸泡1.5h后,水洗、中和、水洗、干燥。
     (2)电晕处理 用高频高压放电,使塑料表面被空气中氧气部分氧化,产生羰基等极性基团,常常是几种表面处理方法相结合,如砂磨→腐蚀→清洗→干燥。
       6. 上底涂剂 
      为了改善粘接性能,可在已处理好的基材表面涂一层很薄的底涂剂(底胶),底涂还可保护刚处理的被粘物表面免受腐蚀和污染,延长存放时间。聚氨酯胶粘剂和密封胶常用的底涂剂有:聚氨酯清漆(如聚氨酯胶粘剂或涂料的稀溶液);多异氰酸酯胶粘剂(如PAPI稀溶液);有机硅偶联剂的稀溶液;环氧树脂稀溶液等。
       7.胶粘剂的配制
       单组分聚氨酯胶粘剂一般不需配制,可按操作要求直接使用,这也是单组分胶的使用方便之处。
       对于双组分或多组分聚氨酯胶,应按说明书要求配制,若知道组分的羟基含量及异氰酸酯基的含量,各组分配比可通过化学计算而确定,异氰酸酯指数R=NCO/OH一般在0.5—1.4范围,一般来说,双组分溶剂型聚氨酯胶粘剂配胶时,两组分配比宽容度比非溶剂型大一些,但若配胶中NCO基团过量太多,则固化不完全,且固化了的胶粘层较硬,甚至是脆性;若羟基组分过量较多,则胶层软粘,内聚力低,粘接强度差,无溶剂双组分胶配比的宽容度比溶剂型的小一些,这是因为各组分的初始分子量较小,若其中一组分过量,则造成固化慢且不易完全,胶层表面发粘强度低。 已调配好的胶应当天用完为宜,因为配成的胶适用期有限,适用期即配制后的胶粘剂能维持其可操作施工的时间,粘度随放置时间而增大,因而操作困难,直至胶液失去流动性,发生凝胶而失效,不同品牌号的聚氨酯胶粘剂适用期不一样,从几分钟至几天不等,在工业生产上大量使用时,应预先做适用期试验。若胶粘剂组分中含有催化剂,或为了加快固化速度在配胶时加入了催化剂,则适用期较短,另外,环境温度对适用期影响较大,夏季适用期短,冬季长,经氨酯级有机溶剂稀释的双组分聚氨酯胶,适用期可延长,一般溶剂型双组分胶粘剂如,软塑复合薄膜用双组分聚氨酯胶粘剂,适用期应大于8h(即一个工作日)。若配好的胶当天用不完,可适当稀释,并上盖封闭,阴凉处存放,第二天上班时检查有无变浊或凝胶现象,若胶液外观无明显变化,流动性好,则仍可使用,一般可分批少量兑人新配的胶中,若已变质,则应弃去。 为了降低粘度,便于操作,使胶液涂布均匀,并有利于控制施胶厚度,可加入有机溶剂进行稀释,聚氨酯胶可用的稀释剂有丙酮,丁酮,甲苯,醋酸乙酯等。 加入催化剂能加快胶的固化速度,固化催化剂一般是有机锡类化合物。
       8. 粘接施工 
      1.涂胶
      涂布(上胶)的方法有喷涂,刷涂,浸涂,辊涂等,一般根据胶的类型,粘度及生产要求而决定,关键是保证胶层均匀,无气泡,无缺胶。
      涂胶量(实际上与胶层厚度有关)也是影响剪切强度的一个重要因素,通常在一定范围内剪切强度较高,如果胶层太薄,则胶粘剂不能填满基材表面凹凸不平的间隙,留下空缺,粘接强度就低,当胶层厚度增加,粘接强度下降。一般认为,搭接剪切试样承载负荷时,被粘物及胶层自己变形,胶层被破坏成—种剥离状态,剥离力的作用降低了表观的剪切强度值。
      2.晾置
      对于溶剂型聚氨酯胶粘剂来说,涂好胶后需晾置几分钟到数十分钟,使胶粘剂中的溶剂大部分挥发,这有利于提高初粘力,必要时还要适当加热,进行鼓风干燥(如复合薄膜层压工艺),否则,由于大量溶剂残留在胶中,固化过程容易在胶层中形成气泡,影响粘接质量,对于无溶剂聚氨酯胶粘剂来说,涂胶后即可将被粘物贴合。
      3.粘接
      这一步骤是将已涂过胶的被粘物粘接面贴合起来,也可使用夹具固定粘接件,保证粘接面完全贴合定位,必要时施加一定的压力,使胶粘剂更好地产生塑性流动,以浸润被粘物表面,使胶粘剂与基材表面达到最大接触。  
       9.胶粘剂的固化   
      大多数聚氨酯胶粘剂在粘接时不立即具有较高的粘接强度,还需进行固化,所谓固化就是指液态胶粘剂变成固体的过程,固化过程也包括后熟化,即初步固化后的胶粘剂中的可反应基团进一步反应或产生结晶,获得最终固化强度,对于聚氨酯胶粘剂来说,固化过程是使胶中NCO基团反应完全,或使溶剂挥发完全,聚氨酯分子链结晶,使胶粘剂与基材产生足够高的粘接力的过程,聚氨酯胶粘剂可室温固化,对于反应性聚氨酯胶来说,若室温固化需较长时间,可加催化剂促进固化,为了缩短固化时间,可采用加热的方法?加热不仅有利于胶粘剂本身的固化,还有利于加速胶中的NCO基团与基材表面的活性氢基团相反应,加热还可使胶层软化,以增加对基材表面的浸润,并有利于分子运动,在粘接界面上找到产生分子作用力的“搭档”。加热对提高粘接力有利,一种双组分聚氨酯胶粘剂粘接钢板,在不同固化温度,时间时的粘接强度。固化的加热方式有烘箱或烘道,烘房加热,夹具加热等,对于传热快的金属基材可采用夹具加热,胶层受热比烘箱加热快。
       加热过程应以逐步升温为宜,溶剂型聚氨酯胶要注意溶剂的挥发速度,在晾置过程中,大部分溶剂已挥发掉,剩余的溶剂慢慢透过胶粘层向外扩散,若加热过快则溶剂在软化了的胶层中气化鼓泡,在接头中形成气泡,严重的可将大部分未固化,呈流粘态的胶粘剂挤出接头,形成空缺会影响粘接强度,对于双组分无溶剂胶粘剂及单组分湿固化胶粘剂,加热也不能太快,否则NCO基团与胶中或基材表面,空气中的水分加速反应,产生的CO2气体来不及扩散,而胶层粘度增加很快,气泡就留在胶层中。
       单组分湿固化聚氨酯胶粘剂主要靠空气中的水分固化,故应维持一定的空气湿度,宜以室温缓慢固化为宜,若空气干燥,可甲平少量水分于涂胶面,以促进固化,若胶被夹于干燥,硬质的被粘物之间,且胶层较厚时,界面及外界的水分不易渗入胶中,则易固化不完全,这种情况下可以在胶中注入极少量水分。

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