膠粘劑的粘附強度的快速測試方法

粘附強度是指膠粘劑粘結到基底材料上的粘接強度衡量標準。當膠粘劑粘接到一個物體上或者表面上時，就會出現許多物理的、機械的和化學的力，它們彼此之間會相互影響。在產品能夠被應用之前需要測試這些力。大量的不同膠粘劑產品、基底材料和應用以及諸如膠水、霜、凝膠、涂料和油漆等產品的粘附力特性都需要不同的粘合試驗。

1. 實驗準備

為準備試驗樣品，選用不銹鋼（材料編號為1.4301），用于粘附體、基座和壓型塊。10毫米直徑的壓型塊有78.5 mm²的粘結面積。

用砂紙（粒度為K1200）濕磨和拋光，機械處理壓型塊和基座。清除拋光膏后，用己烷清洗，并用無纖維布擦拭。另一個清洗程序是，壓型塊和基座被放入乙醇中，并在超聲波浴（頻率40 kHz）中處理20分鐘。之后，取出所有的部件，并在常溫下揮發干燥。

我們使用TSU-L壓型塊來進行測試，一個壓型塊的質量大約是37.04 g，它與旋轉軸的距離是62.8 mm。

連接過程如圖1所示。膠粘劑用于帶有直接置換管道的壓型塊（a），以確保重復使用7 μl的量。引導套筒放置在樣品表面（b），壓型塊插入（c）并與樣品（d）粘結。膠粘劑的固化條件如表1所示。

圖1 測試樣品的制備

80°C溫度下固化3小時后，從烘箱中取出測試樣品，然后在測試前一小時冷卻至室溫。

表1 固化條件

1. 測試程序

使用LUMiFrac粘附強度分析儀進行測試，如圖2所示。離心技術的試驗原理是基于旋轉。在旋轉運動中，離心力。

圖2 LUMiFrac粘附強度分析儀

其中，m是旋轉質量，?是旋轉速度，r是旋轉軸的距離。旋轉速度的增加會導致負載增加。如果負載超過了樣品的粘附強度，試驗壓模塊就會在引導套筒內向外移動。試驗壓模的分離也會被自動檢測到。使用SEPView測量軟件，可計算斷裂力和粘附強度。

圖3

該儀器通過USB連接到電腦上。接口用于控制儀器（測試參數的傳輸）和結果的傳輸。當前的轉子-轉速被不斷地傳送到電腦軟件。斷裂時刻的轉速和斷裂時間被保存到相關的樣品位置。

將準備好的樣品插入到模塊中進行裂縫檢測，然后放置在轉子上。之后，關閉轉子和離心機蓋。圖4顯示了帶有8個通道（測試位置）的LUMiFrac的轉子。

圖4 有8個通道的LUMiFrac轉子

在啟動軟件后，選擇所用的壓型塊，并輸入與樣品位置相關的樣品編號。接下來選擇負載變化并增大，初始化數據記錄開始離心。測試完成后，記錄的數據被導出到Excel中。

1. 結果

所有的測試都是在10 N/s的線性負載增加的條件下進行的。離心機內的溫度被設置為20°C。圖5顯示在測試過程中轉速和溫度的變化，垂直的紅色虛線為故障時間。

圖5 轉速和溫度隨時間的變化

表2給出了與Loctite 435粘結的試樣的測試結果。

表2 Loctite 435在25℃下固化24小時的結果

斷裂力范圍：512 N-647 N

圖6 Loctite 435的破壞形態

圖6顯示了與Loctite 435粘結的樣品（上部區域的不銹鋼壓型塊和下面的基座）的失效模式。所有的樣品都顯示出粘性的失效。大多數氰基丙烯酸酯膠粘劑留在了壓型塊上。環形的隆起物（膠粘劑）在所有的基座上都可見。

表3 Lumifrac粘附強度分析儀與傳統拉力機的對比

由表3可知，相比傳統拉力機，Lumifrac粘附強度分析儀具有測試快速、重復性好等特點。

1. 結論

由此可見，lumifrac粘附強度分析儀可快速有效的用于膠粘劑的粘附強度的測試，這對粘合劑、密封劑、層壓板、電子儀器、化妝品、醫療設備包裝、普通包裝的密封強度以及一些非常重視粘接強度測量的研究和質量控制有很大的意義。

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