通过Walter Brenner，博士，Master Bond公司创始人。
与传统的紧固方法相比，结构聚合物具有明显的优势。在这里，我们探索成功的结构键合的基石。
结构粘合被定义为使用粘合剂将部件连接在一起的过程，而不是传统的机械紧固件或组装方法，如焊接，钎焊或焊接。结构粘合剂是一种能够通过化学和机械表面附着力将零件固定和粘接在一起的物质。
结构胶粘剂粘接要求粘接剂既能传递结构应力，又不损失结构完整性。它们通过在整个粘合区域内将应力从一个部分均匀地传递到另一个部分来实现这一点。这与机械方法相反，如螺钉，铆钉和焊接，其中结构强度仅限于与紧固件或焊缝接触的区域。
结构环氧树脂优点
通过环氧树脂粘合剂系统进行结构粘合的主要好处是，它们可以以更低的成本和重量生产与传统金属固定部件相当或更强的机械组件。此外，即使长时间暴露在腐蚀性溶剂、高温和其他恶劣环境中，它们也具有出色的耐腐蚀性。结构胶粘合的其他优点包括:
•应力分布均匀，承载面积大
•出色的抗疲劳、机械冲击和热冲击性能
基材之间的连续接触提高了承重和密封性能
•可以粘合不同的基材，包括金属，塑料，弹性体，陶瓷，玻璃和木材
•可以粘合具有不同热膨胀系数的材料，即使在低温或高温下
•光滑，无轮廓的表面，没有外部的投影和缝隙
•间隙填充能力降低了所需的公差
•最小化不同金属衬底之间的电偶腐蚀
•可以提供热和/或电绝缘或导电性
•广泛的工作温度范围能力
•长期耐用
仔细的计划是成功结合的关键。工程师必须考虑几个因素，以最大限度地提高结构聚合物的性能，包括:
•要粘合的接头类型
•所涉及基材的表面处理选项
•各种聚合物化学选择的利弊
•粘合剂的必要性能特性
•固化要求
注意关节设计
合理设计的接缝应能提高粘结强度，并将应力集中程度降至最低，从而使荷载分布在整个区域。在结构粘接应用中常用的接头包括对接、搭接、搭接和偏移搭接。当应力集中在键合线上并且垂直于键合的力最小时，使用对接接头。
围巾接头允许有足够的粘接面积，但以这种方式连接的部件必须保持更紧密的配合。对于薄壁件和刚性件，建议使用搭接和偏置接头。在搭接中，当接头受载荷作用时，被粘合的部件会发生轻微偏移，从而产生剥离和解理力。这些力可以通过使用偏移搭接设计来最小化。
适当的表面处理
表面处理是实现高强度结构键的关键。为了获得最好的附着力，基材必须经过适当的准备、清洗和粗化。在使用粘合剂之前，表面有油、油脂、污垢、湿气和其他污染物的基材必须仔细清洁。某些形式的氧化(特别是松散的锈)必须完全清除。物理研磨处理和/或适当的化学清洗是实现大多数金属基材所需性能特征的基本制造步骤。特殊配方的底漆在某些应用中也很有用。
为了开发适合金属和非金属基材的预处理，已经进行了大量的研发工作，因此一定要仔细遵循粘合剂制造商的具体建议，以确保最佳效果。有关常见表面预处理的更多信息，请参见表1。
聚合物的类型
与机械紧固件相比，结构粘合剂粘合提供了显著的技术和经济优势，以及焊接、钎焊或焊接等连接技术，适用于许多要求苛刻的组装结构。由于其无与伦比的加工通用性、高强度、低重量和广泛的使用温度能力(即使暴露在恶劣的环境条件下)，环氧聚合物基树脂体系已成为结构粘接增长的推动力。与玻璃纤维、碳纤维或聚酰亚胺增强纤维复合可进一步提高其强度性能。此外，导热和导电胶粘剂配方可用，并广泛用于许多电气，机械和医疗设备的设计。
纤维增强环氧树脂复合材料可以在经济上与传统金属结构竞争，并且在使用寿命期间具有更有利的强度重量比和增强的耐腐蚀性。他们在工业上的成功证明了这样一个事实，即当今约60%的航空航天结构是用环氧树脂粘合剂系统制造的。
结构粘合剂领域的主力是双酚a型环氧树脂和胺型硬化剂。环氧树脂和硬化剂可以是液体也可以是固体，一般以液体为主。它们也有支持和不支持的半固化薄膜。
聚合物的整体性能和固化要求主要取决于基础树脂和硬化剂的选择。
性能属性
结构环氧粘合剂系统具有所有市售粘合剂中最高的拉伸强度。在很宽的温度范围内，对湿气、燃料、油、酸、碱和许多其他腐蚀性化学物质具有很高的耐受性。它们可以在高达300°C到低温的工作温度下安全运行。
其突出的空隙填充性能使其在结构设计中特别有利。通常，固化过程中只需要接触压力。当粘接异种金属时，环氧胶粘剂也起到防止电偶腐蚀的作用。
环氧树脂体系的核心性能，包括其机械强度、耐温性、电绝缘性和耐化学性，主要取决于树脂和固化剂的选择组合。例如，在制定抗冲击和热冲击的增韧体系时，可以选择橡胶改性树脂。
然后加入填充剂、反应稀释剂和柔韧剂等其他材料来改变体系的性质。例如，添加氧化铝会使环氧树脂从绝缘体变为热导体，同时保持其电绝缘特性。加入银、镍或石墨将产生导电和导热系统。可加入各种活性稀释剂，以降低粘度，提高冲击强度，促进附着力，提高环氧体系的耐化学性。
有大量的树脂、硬化剂和添加剂可供选择，配方师可以根据应用要求定制理想的加工和性能。
治疗的类型
最广泛使用的环氧胶粘剂是单组分和双组分液体或浆料。双组分体系可以在环境温度下固化，也可以在较高温度下更快地固化。单组分配方需要高温固化。
也有特殊的单组分环氧树脂系统，可以在几秒钟内暴露在紫外线下固化。通过暴露在紫外线或热下固化的双固化系统可用于某些敏感塑料物质，以及用于限制紫外线进入某些区域的组件。
结论
随着技术的进步和组件的小型化，传统的机械紧固方法变得越来越难以使用。例如，连接小而薄的部件，例如小于0.01英寸的金属片。厚，证明了传统的紧固方法的问题。此外，专门的方法，如焊接，钎焊和焊接需要昂贵的熟练劳动力，而没有粘合剂粘合的明显优势。
通过使用粘合剂粘合提供基材之间的连续接触，隐喻了粘合剂制造商对工业需求的难以置信的关注。当一个行业的需求通过建立新的联系系统得到满足时，许多其他行业也会从中获益。例如，航空航天和国防的高科技需求导致了重量更轻、强度更高和耐热的配方的发展，这些配方现在被用于许多其他行业。
邦德大师公司。
www.masterbond.com
了下:粘合剂•环氧树脂，设计世界文章，紧固+连接•锁•闩锁•销
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