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粘接虽然具有很高的剪切、拉伸和疲劳强度，但是剥离强度、冲击强度和弯曲强度都比较低，有时还不能满足高强度要求。为了更加牢固耐久，尚需采取增强加固措施，即所谓粘接的增强。
粘接增强的原理就是增大粘接面积、改善受力情况、承担部分负荷、减少薄弱环节、防止剥离开裂，从而极大提高粘接强度与牢固耐久性。
粘接的增强意义颇大，对于满足高性能的特殊要求，确实不可缺少。其增强措施有机械加固、粘贴织物、缠绕纤维、粘贴碳纤维片材、防止剥离、改变接头的几何形状、表面进行化学处理或偶联剂处理、加热固化、消除内应力等。在实际当中究竟采用何种方法，是一种方法或是几种方法联合使用，应视具体情况和要求而定。下面对粘接增强的一些措施予以较详细的介绍。
一、机械方法增强
机械方法增强实质上就是粘接与机械连接的并用，是一种混合连接方式。它能使接头具有更高的可靠性，收到扬长避短、锦上添花的效果。
机械增强是最普通、最常用、最有效的方法，包括嵌波浪键、金属扣合、钢板增强、镶块、螺钉、铆合、点焊、穿销、套管、嵌入燕尾键、构织铁丝网等。
（一）金属扣合与波浪键
对于大型设备受力较大的裂纹、裂缝及损坏的修复，只用粘接不会牢靠，应当是粘接加上金属扣合，修补才能牢固耐久，这就要用到波浪键或金属扣（见图7-14和图7-15）。采用波浪键增强粘接的效果比较好，对机件壁厚大于8mm，承受1～6MPa压力的机件裂纹或断裂的修复，必须以一定数量的波浪键进行加固增强。波浪键制作比较复杂，一般并不常用。
波浪键的尺寸为：
颈部宽度 b=3～6mm；
凸缘直径 d=(1.4～1.6)b；
凸缘间距 ι=（2～2.2）b；
波浪键厚度 t=-(1.0～1.0)b；
波浪键长度L 根据凸缘个数确定。
波浪键的键数常用5、7、9等单数，使用时应将波浪键长短相间，即5与7或7与9个联合交叉使用，以改善受力情况，提高修复质量。
波形槽深度为0.65～0.75mm，修复区域的机件厚度相邻两波形槽之间距约为30mm，键槽配合间隙为0.1～0.2mm。
波浪键大都用高强度合金钢加工制成，如0Cr18Ni9、1Cr18Ni9、0Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni9Ti等低碳镍铬不锈钢。加工波形槽应与机件裂缝的方向垂直。
在粘接扣合之前，应对槽内及波浪键的粘接部位进行适当的表面处理，并涂上环氧胶黏剂，将波浪键嵌入槽内。金属扣合特别适用于修复大型铸件的裂缝，因为铸件不易变形，焊补还会因应力集中而引起其他地方再裂。
（二）钢板粘贴增强
钢板粘贴增强很简单，即在损坏的部位贴上一块钢板，用于受力较大的断裂部位或孔洞，应力分布比较均匀，增强效果很好。
所用钢板可为2～5mm厚的低碳钢板（10～30号钢），尺寸要比损坏部位大20～30mm。钢板和损坏部位都要经过适当的表面处理，涂上环氧胶黏剂，叠合后再用螺钉或电焊加固。也可先用焊接或螺钉将钢板固定在需要增强的部位，再以环氧胶黏剂封固。
（三）嵌入销钉、螺钉、金属套
可以增大粘接面积，起机械增强作用。具体做法是沿裂纹钻孔、攻丝，带胶装入M5～M8的螺钉，两螺钉间相互重叠1/4左右，然后铆平。
对于折断的工件，简单的对接，受力即断，可在外周或内孔镶上金属套而得到增强。见图7-16。
（四）镶块或嵌入燕尾键
如果损坏部位较大，又要求外观平整，可采用镶块的方法带胶装入。再以点焊或螺钉固定，如图7-17所示。
对于受力较大的裂缝或断裂的修复，可嵌入燕尾键，效果相当好，只是加工较复杂，如图7-18所示。基中T为工件壁厚，t为燕尾键厚，b为燕尾键宽，b=3T，t=（1/3～2/5）T。
（五）点焊增强
对干镶块补洞或裂缝较长的粘接，可用点焊的方法沿四周加固增强，实质也是粘接与点焊的并用。点焊最好在环氧胶黏剂初固化后进行，点焊还可以加速环氧胶黏剂的进一步固化，点焊距离为30～50mm，焊后清理再涂胶覆盖，以防腐蚀。
（六）构织铁丝网
对于较大孔洞的粘接修复，可在断面处钻排孔，孔间距离为20～25mm，孔径2～4mm，孔深7～12mm，在纵横方向插入相应直径的铁丝构织成网状，并涂覆环氧胶黏剂，贴上玻璃布或棉布，再用环氧胶黏剂填平。
二、粘贴织物和缠绕纤维增强
（一）粘贴玻璃纤维布
在经过处理的被粘表面涂胶后贴上几层玻璃纤维布，能够增加粘接面积，提高结合力，防止胶液流失，保证胶层厚度，减小内应力，吸收冲击能量。其结果是大大提高了剪切强度、剥离强度、冲击强度、疲劳强度及耐久性，可以明显地强化粘接性能。例如环氧胶黏剂脆性较大、剥离强度低，若是于环氧胶层中加入玻璃布，剥离强度可增加5～6倍。
粘贴玻璃布其实就是玻璃钢加固，方法简单，对粘接增强的效果非常明显，确是值得广为采用的好方法。
粘贴玻璃布的层数、面积、厚度要根据实际情况确定，一般为1～3层。层数太多，又硬又厚，容易剥离也不经济。
所用玻璃布应是无碱、无蜡、无捻的，厚度为0.05～0.15mm。玻璃布按碱金属氧化物含量不同而分为无碱（E）、低碱、中碱（C）、高碱（A）玻璃布，其性能有很大差别。无碱玻璃纤维布含碱量＜1%，具有较高的力学强度和良好的电绝缘性、耐水性、耐老化性，因此，粘贴增强用玻璃纤维布应为无碱或低碱（含碱量2%～6%）类型，切勿用中碱（含碱12%左右）和高碱（＞15%）的玻璃纤维布。EW-210玻璃纤维布强度较高，而且对铝合金不产生化学腐蚀。
玻璃纤维在拉丝过程中要加浸润剂，我国常用石蜡型乳化剂，它是一种油质材料，使得具有高能表面的玻璃布变为低能表面，令环氧胶黏剂对玻璃布湿润困难，有碍良好粘接的形成。因此，在使用之前应检查一下玻璃布有无蜡脂，简单的方法是在电炉上烘烤，冒烟者则表明有蜡存在。
如果是石蜡型玻璃布，在使用前应进行脱蜡处理，已有很多种方法，可根据实际条件进行选择。具体方法如下所述。
①在烧热的电炉上，将玻璃布慢慢反复拉过去，烤除表面上的浸润剂，烤时会冒出一些白烟，至不冒烟时即表示蜡已除掉，大约1～2min，此时玻璃布呈现淡黄色。热烤时切勿温度过高、时间过长，以防玻璃布脆化。这是最简单的方法，只是需要细心
②将玻璃布用肥皂水煮半小时，然后用自来水冲洗多次，晾
③将玻璃布浸入碱水或洗衣粉液（1.0kg水加洗衣粉约20g）中煮沸3～4h后，用清水漂洗，晾干即可。
④将玻璃布放入250～300℃的烘箱内，保持10～20min，烘烤时有大量的烟气放出，必须注意排风，开大烘箱上的通气孔。
如果在玻璃布脱蜡处理之后，再置入1%～2%的KH-550乙醇（95%）溶液浸泡，晾干后再粘贴，可得到更佳的粘接性能。
将南大-42偶联剂（1份）与三乙醇胺（1份）混合液在高速搅拌下逐步加入100份水中，连续搅拌1h得到乳化液。将预热过的玻璃布在上述乳化液中浸渍，取出后在120～130℃烘干，粘接强度极大提高。
脱蜡后的玻璃布很易吸水，最好是处理后立即使用，不宜放置太久。
在粘贴几层玻璃布时，外层应比内层大，但不得超过应粘接面积的1.5倍。
根据实际需要裁剪玻璃布的大小，四周拉毛散开，使环氧胶黏剂易浸透。
在需要粘接的部位纵横交错均匀地涂上一层环氧胶黏剂，将已处理好的玻璃布平整铺贴在上面，并用毛刷、辊子等工具将其压实，赶走气泡，一定要使环氧胶黏剂浸透玻璃布。然后再重复上层操作，直至达到要求层数。注意四周边缘勿翘起、裂开，最后于表面再涂一层环氧胶黏剂，室温放置固化或进行加热处理。
也可将玻璃纤维布浸环氧胶做成增强带，如SY-ZQ增强带，缠绕固化，使用更方便。
（二）粘贴碳纤维布（片）
碳纤维是指纤维中碳含量在95%左右的碳纤维和碳含量在99%左右的石墨纤维，具有密度低、模量大、强度高、耐高温、耐腐蚀、导电好、抗蠕变、热膨胀系数小等优异特性。200g（300g）碳纤维布的拉伸强度为4195MPa（3959MPa），弹性模量为2.6×105MPa（2.3×105MPa）、伸长率为1.65%（1.52%）。碳纤维布不仅能增强环氧胶黏剂，还具有导电性能。由于碳纤维表面的化学惰性和憎液性，致使粘接能力差，粘贴之间必须进行表面处理。已有很多处理碳纤维的方法，如硝酸氧化法、次氯酸法、溶液还原法、电晕法、等离子体法、聚合物涂层法、微波处理法、阳极氧化法、臭氧氧化法等。臭氧氧化处理就是由臭氧发生器产生的臭氧气体，在处理炉内对碳纤维进行表面氧化。阳极氧化是将碳纤维浸入5%的NH4HCO3水溶液中，以碳纤维为阳极，石墨作阴极，在电压10V、电流2A条件下处理2min。用蒸馏水洗除表面电解质离子，100℃真空干燥2h。臭氧氧化法效果优于阳极氧化处理。
以碳纤维布（片）代替钢板采用改性氧胶黏剂对钢筋混凝土建筑结构进行增强加固，是使树脂与纤维材结合成一体，即是碳纤维增强塑料，达到对混凝土加固的目的。其优越性凸显，操作方便，质轻高强，且防腐耐久，增强效果更好。可选用HCJ碳纤维胶黏剂（华东理工大学聚合物有限公司）。武汉大筑建筑科技有限公司有200g和300g碳纤维布供应。
也可粘贴棉布或维纶布进行环氧胶黏剂粘接的增强，棉布一定要用3%的热碱液脱脂、水洗、干燥，否则难获良好粘接效果。清洁干燥的维纶布可直接使用，如果是高温固化，环氧胶还能与维纶上的羟基发生化学反应，粘接强度会更高。
（三）缠绕纤维
对于管或棒等圆形粘接接头可带胶缠绕纤维，最常用的是玻璃纤维，固化后成为玻璃钢结构，增强效果非常好。还可用玄武岩纤维、多晶莫来石纤维等。
三、防止剥离开裂和层间分离
当薄壁构件与较厚板材粘接时，即平面粘接接头，尤其是接近端部，对剥离力特别敏感，若受到横向的剥离力首先容易脱开，并导致整个粘接缝的破坏。剥离通常是从胶层边缘开始的，因此可以采取端部加铆、卷边、加宽、增刚等方法避免，如图7-19所示。加铆时铆钉应靠近接头顶端，铆钉孔必须加大，并涂胶封闭，使端部以刚性约束，铆钉起到防止胶层剥离的作用。
防止剥离破坏还有最简单的方法是以薄的钢片或铁片（0.5～1.0mm）做成卡子，卡子成长方形，断面为“U”形。卡于胶层边缘处，可有效地防止剥离破坏。
粘接胶合板、纤维板、玻璃钢、石棉板等层压材料应防止受力后引起材料分层。如果平搭接，使表面层受到剪切应力，则会造成材料内部先分层破坏。因此，为获得牢固的粘接，应采用斜接接头，让其纵向受力，避免层间分离。
四、改变接头的几何形状
改变接头的几何形状，能够大大提高粘接强度。对于平搭接，可以采取如下一些措施。
①将搭接接头末端削成斜角形，可以降低胶层两端剪切应力集中，提高结构承载能力。
②将接头末端的材料去掉一部分，降低刚性。
③中间粘贴薄的柔性层，如玻璃布、维纶布、氨纶布等。
④在可弯曲处粘接贴板。
⑤使接头末端弯曲。
⑥接头末端内部削成斜角。
上述几种形式如图7-20所示。
如果是对接接头，需要增大粘接面积，提高横向承载能力，可采用各种嵌接形式，见图7-21。
为使薄板粘接做得刚性更大些，通常采用凸缘接头形式，通过增大粘接面积，增加凸缘柔韧性和增加薄板刚性，可提高粘接体系抗弯曲的能力，见图7-22。
五、降低或消除内应力
由于固化时的体积收缩和热膨胀系数差异所存在于粘接体系内部的应力称为内应力，内应力的产生来自于如下几个方面。
（一）胶黏剂固化时的体积收缩
环氧胶黏剂因是化学反应固化，发生体积收缩是经常存在的，当固化时，原来的范德华力结合变为共价键结合，从微观上看是分子间的距离缩小，反映在宏观上必然是体积减小，密度增加，这种由于体积收缩而产生的内应力也称为收缩应力。内应力削弱界面的黏合力是引起粘接强度下降的主要原因，会大大缩短粘接件的使用寿命。可以说环氧胶黏剂固化时所产生的内应力是一种潜在的破坏因素。
（二）胶层与被粘物热膨胀系数的差异
在固化和使用过程中，不同热膨胀系数材料粘接在一起，当温度变化时在界面上产生热应力。如果热膨胀系数差别较大，则有可能导致界面结合的破坏，不容忽视。
（三）胶层吸收水分发生膨胀
由于胶层吸收水分后引起体积膨胀，也会产生内应力。
（四）界面上气泡和夹入空气
粘接界面在工艺过程中如果处理不当而留下气泡或空气，同样会引起内应力。内应力对粘接性能有着重要的影响，一般内应力大，粘接强度低；内应力小，粘接强度高。因此，应设法降低或消除内应力，可行的方法有降低环氧胶黏剂固化过程的收缩率，提高内应力的弛豫（松弛）速度，减小环氧胶黏剂和被粘物的热膨胀系数的差异。具体的措施如下。
（1）采用零收缩粘接技术
引入膨胀性单体，例如环氧树脂引入双螺环化合物（SOC）膨胀单体，其与环氧树脂形成共聚物时的体积膨胀可有效地抵消固化时的收缩，引起的总效应是不收缩、不膨胀。例如由3，3，9，9-四甲基-1，5，7，11-四氧螺［5，5］十一烷11（质量）份、邻甲酚醛环氧树脂45份、六氢苯酐36份、咪唑1份，混合成粉状环氧胶，喷涂在电器上，140℃/2h固化，固化物收缩率为0%。应用零收缩的新型胶黏剂，能够获得无内应力的粘接。已有实验证明，利用引入膨胀单体共聚，能使固化过程中的体积变化趋近于零，此时材料强度能达极大值。
（2）降低固化反应活性
固化反应的放热温度越低，内应力越小。固化温度不宜过高，应取最低的起始反应温度，延长凝胶时间，使大分子运动不致太激烈，以免造成过大的收缩率而使内应力增大。在凝胶化后继续加热固化，应采用阶梯式升温方式。
（3）在胶黏剂中加入活性增韧剂
粘接接头中内应力分布是不均匀的，主要集中在边角。加入脂肪长链并带有活性基团的增韧剂，会在固化的体型结构中形成长链的韧性桥键，降低弹性模量，提高韧性和伸长率。上述的韧性体系能够有效地传递固化收缩应力和温差热应力，加快内应力弛豫速度，使得内应力分布均匀，从而达到降低内应力的目的。
（4）加入无机粉末填料
环氧胶黏剂中加入适当适量的无机粉末填料，调节环氧胶黏剂与被粘物的热膨胀系数尽量相近，可以降低热膨胀系数、固化收缩率和放热温度等，这些都会使内应力减小。含有填料的固化物受到应力作用时，将均匀地传递到填料颗粒表面。由于填料承担了大部分应力，起到了均匀分布应力的作用。又因粉末填料取代了一大部分体积的树脂，可以有效降低固化后的收缩率，从而使内应力减小。
（5）固化后缓慢冷却
加热固化后不宜骤然冷却，使体型大分子结构慢慢冷却收缩，是降低内应力的重要工艺措施。
（6）后固化进行后固化，能够增大内应力的弛豫速度，对于消除内应力的效果很好。
六、表面进行化学处理或偶联剂处理
对于金属的结构粘接，经过化学处理后的粘接强度有明显提高，例如铝合金的粘接剪切强度经简单的脱脂处理后为18.5MPa，而采用化学处理之后则达34.3MPa。化学处理即通过化学反应在金属表面上生成一层难溶于水的非金属膜，可以改善环氧胶黏剂与表面的结合力，从而极大地提高粘接强度。对于性能要求较高的粘接应尽量用化学方法处理，具体的处理方法本书第7章（7.4）已经详述，此不重复。
以偶联剂对被粘表面进行处理是粘接增强的一种卓有成效的方法，操作方便，用量很少，效果显著。例如以环氧-聚硫-聚酰胺胶黏剂粘接45#钢，仅用一般脱脂，表面预热40～50℃，粘接剪切强度为20.5MPa；而表面用KH-550偶联剂处理后再粘接，其剪切强度高达30.5MPa。显而易见，以偶联剂进行表面处理，可使粘接强度大增。
表面处理所用的偶联剂为1%～2%的非水溶液（常用乙醇）或水溶液，涂覆后要在室温下晾干，再于80～100℃烘干半小时，也可涂覆后直接在80～100℃烘干1.5h，粘接效果都很好。
也有报道，偶联剂处理的表面自然晾干后，钢/钢粘接的剪切强度可提高20%。
七、加热固化提高交联程度
为了获得较高的粘接强度，一般需要加热固化，其强度可提高50%～100%，这也是粘接增强的一种好方法。加热固化有利于大分子进一步扩散、渗透、缠结，使化学反应更加完全，提高固化程度和交联程度，减小蠕变，这些都能使粘接强度大幅增加。总之，加热可使固化更充分，强度更增大（见表7-18）、粘接更牢固。
八、应用纳米材料增强
利用纳米材料的独特力学性能，既能增强、增刚、增韧，还可提高耐热性，在环氧胶黏剂中加入少量的无机纳米材料，可使粘接强度明显提高。例如环氧胶黏剂中加入5%的纳米SiO2时，粘接钢的剪切强度为21.3MPa，提高23.8%；加入3%的纳米SiO2时，冲击强度为5.3kJ/㎡，提高23.5%。添加2.5%的纳米硫酸钡（10～50mm），冲击强度提高73%，拉伸强度增加19%，伸长率增大82%。于环氧树脂中添加5%纳米TiO2，其拉伸强度比未加的提高485%。美国开发了一种新颖的纳米增强剂“POSS”，是采用多面体低聚倍半硅氧烷（POSS）技术合成的一种纳米SiO2微粒，其特点是能溶于溶剂和树脂中，确保实现分子分散，同时保持低黏度，当溶剂挥发或树脂固化则形成纳米结构起增强作用。碳纳米管长径比较大，具有优异的力学性能，将碳纳米管加入环氧胶中，固化之后强度大增，某些性能优化，例如95%～99%的环氧树脂与1%～5%的碳纳米管混合后，固化产物的硬度比未加提高了3倍。
九、采用无机晶须强化
晶须是以单晶形式生长而成的直径非常小（1～10μm）、原子排列高度有序、强度接近完整晶体的理论值、有一定长径比（5～1000）的纤维材料，具有高强度、高模量、高硬度、耐高温、耐腐蚀等特性，是优良的增强材料。于环氧胶黏剂中加入少量晶须，如氧化锌晶须、碳酸钙晶须、硫酸钙晶须、硼酸铝晶须、碳化硅晶须等，便能既增强又增韧，还可提高耐热性。
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