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四、胶黏剂准备
胶黏剂准备包括温度平衡、组分调整、混合调配、自行配制等。 （一）温度平衡 单组分环氧胶、环氧胶膜、环氧胶带、光固化环氧胶等为了延长储存期，一般都低温（-18℃）存放，或者是冬春季节库存温度比较低，都需要在涂胶前于操作现场停放12h上，以使温度平衡，利于涂布和良好湿润。 （二）状态调整 虽然所选用的单组分环氧胶黏剂，一般是可以直接使用的，但有一些相容性差、填料多、存放时间长的环氧胶黏剂会沉淀或分层，状态发生了改变，在使用之前必须要搅拌混合均匀。若是溶液型环氧胶黏剂因溶剂挥发而黏度变大，还得用适当的溶剂进行稀释，使之环氧胶黏剂处于正常状态。 （三）调配混合 对于多组分环氧胶黏剂，必须在使用前按规定比例调配混合均匀，根据环氧胶黏剂的固化快慢、适用期长短、季节变化、环境温度和实际用量大小，决定每次配制量多少。应当随用随配，尤其是室温快速固化环氧胶黏剂，一次配制过多，放热量大，容易凝胶，影响涂胶，也会造成浪费。对于脂肪胺类固化剂固化的环氧胶，如果一次配胶量过大，因反应放热量大，难以散失，极易快速凝胶而爆聚，必须将固化剂分次加入或对金属配胶容器进行冷却。因此，配胶对于保证粘接质量尤为重要。 各组分搅拌混合均匀非常必要。例如用得较多的双组分环氧胶若是固化剂分散不均匀，就会严重损害粘接性能，不是固化不完全，就是局部发黏。混合均匀后静置3～10min，使搅拌产生的气泡自然释放。如条件允许进行真空脱气5～10min更好。双组分胶的未用部分不得互相混入，在处理时必须谨慎小心，以防变质失效。 （四）自行配制 自行配制环氧胶黏剂必须考虑各组分的相容性、配伍性、黏合性、工艺性等。如果相容性不好，将导致混合不均，出现分层、沉淀、离析、絮凝等现象，以致不能使用。工艺性也很重要，随着季节的变化，环氧胶黏剂的黏度、挥发速度、固化时间、流动性、适用期都有很大差异。因此，环氧树脂品种、固化剂用量、溶剂的种类和用量等都要做相应的调整。 自行配制环氧胶黏剂，其所用原材料必须符合规定要求，对于填料的粒度和水分要严格控制，粒度要求200目以上。除了颗粒尺寸大小，还有粒度分布问题，已有研究表明，粒度分布宽点为好，大小不同的颗粒同时存在，容易堆砌紧密，对于提高粘接性能有利。填料在配胶前应烘干除去水分。 各组分必须按配方准确称量，各组分的加入应当有一定的顺序，一般是环氧树脂→增韧（塑）剂→稀释剂→偶联剂→填料→固化剂→促进剂。 小量的配制，容器可用玻璃烧杯、聚乙烯塑料杯，也可在金属板、玻璃板、塑料板、覆膜纸上调配。如果用胶量较大，可在专门的搅拌混合器（调胶机）中进行，最好带有夹套，可视气温变化随时于夹套内通入冷水或热水，保持胶液一定的温度，既可防止“过热凝胶”稳定适用期，又能方便施胶操作。 配胶所用的容器和工具必须干燥洁净。
五、施胶与晾置
（一）施胶 施胶就是以适当的方法和工具将环氧胶黏剂涂布或铺（撒）在被粘物表面。环境温度18～30℃，相对湿度60%以下。施胶操作正确与否，对粘接质量很有影响。液态环氧胶黏剂涂布的难易与黏度大小关系很大。所要求的黏度也因涂胶方式不同而异，刮胶时黏度可大些，刷胶方法应黏度稍低，喷胶则要求较低的黏度。对于无溶剂环氧胶黏剂如果本身黏度太大，或因温度较低变得黏稠而造成涂布困难，可将被粘物表面用电吹风预热至40～50℃，使涂布后的环氧胶黏剂黏度降低，易于流动湿润被粘表面。如果是含溶剂环氧胶黏剂，黏度过大，可用适当的溶剂进行稀释，再进行涂布，有利于湿润。 被粘物表面容易吸附空气和水分，为了防止包裹空气而形成气泡或气孔，涂刷应朝一个方向移动，涂胶速度不能太快，以利于气体和水分的排除。一般情况两个被粘物表面都要涂胶，有利于环氧胶黏剂充分湿润。 施胶的遍数由胶黏剂和被粘物的性质不同而定。像无溶剂环氧胶和致密被粘物，一般涂上1遍胶即可，而多数的含溶剂环氧胶黏剂和多孔性被粘物，需要涂胶2～3遍。对于多遍涂胶，一定要在头遍胶的溶剂基本挥发之后方能进行下遍涂胶，不可操之过急。 施胶量大小也与环氧胶黏剂的品种和被粘物的种类有关，对于多孔被粘物涂胶量适当大些。施胶量的多少直接决定着胶层的厚薄，一般胶层越薄，缺陷少、变形小、收缩小、内应力小，粘接强度越高。胶层宜薄勿厚，胶层过厚，非但无益，反而有害。当然也不能过薄以至于贫胶。因此，在保证不缺胶的前提下，胶层较薄时因应力分布均匀，对提高粘接强度有利。一般认为胶层厚度控制在0.08～0.15mm为宜。 施胶的方式因胶黏剂的形态不同而异，对于液态（流动性好的）胶黏剂可刷涂、喷涂、浸涂、注入、漏涂、滚涂、淋涂等。对于糊状或膏状胶黏剂可刮涂或挤涂（枪注）。对于胶膜可在胶液溶剂还未完全挥发之前贴上按压或辊压。对于热溶胶可将胶粉直接撒在预热的被粘表面上，或用专门的热溶胶涂布机或胶枪进行施胶。 ①刷涂法最古老、最简单的施胶方法，就是用毛刷或排笔将胶液涂在被粘物表面。刷涂法适于涂刷任何形状的表面，对于黏度太大和挥发速度过快的胶黏剂不能用刷涂法。刷胶时要顺着一个方向，不要往复，速度慢些，以免带入气体。刷涂法效率低，劳动条件差。 ②喷涂法就是用喷胶枪把胶液喷涂在被粘物的粘接表面，喷涂的特点是胶层厚度均匀，生产效率高，适宜大面积涂胶。由于喷涂用的胶液要求黏度低，含有大量的易挥发溶剂，污染环境，也不安全。 ③浸涂法将被粘物浸入环氧胶黏剂溶液或分散液中进行涂布的一种方法。适用于小型、薄型、复杂的被粘物，其优点是设备简单、胶液消耗少、生产效率高。浸涂法有手工法、回转浸涂法、离心浸涂法、真空浸涂法、传动浸涂法等。 ④刮涂法 以金属或非金属刮刀，将糊状或膏状的环氧胶黏剂刮抹于被粘接的部位。 ⑤滚涂法 利用辊筒先浸到胶液中，再转移到所需粘接或涂布的表面，该法涂胶均匀，可单面也可双面，施胶效率高，适宜连续化大生产，其缺点是设备投资较大。 ⑥注入法将环氧胶黏剂装入专用的容器内，再用手工、机械、气动等压力将胶注入接缝外围处。例如用注射针管注胶就是最简单的工具，这种方法利于文明生产，节约用胶，既简单又实用，在粘接点焊、密封堵漏上很有用途。 ⑦分开涂胶法 有的双组分环氧胶黏剂，两个组分可分别涂于两个被粘物表面上，然后将二者叠合在一起，固化形成粘接。这种方法使用方便，不需混合，避免浪费。但粘接效果不如两组分混合后再涂胶粘接。 ⑧粉涂法 是一种新工艺，即将被粘物表面处理后涂上粉末胶黏剂。粉涂装置处在一个强大的静电场下，粉末旋转刷产生粉末云，带有很高的电荷，飞向高速运行的被粘物基板，产生足够大的边界穿透力，使粉末均匀沉积在表面上，叠合后感应加热固化。 不论采用何种施胶方法，都要认真细致地操作，要求施胶均匀一致，且避免空气混入，达到不缺胶、无气泡、不堆积，粘接后有适当厚度的胶层。如果是大面积或要求不高的粘接，也可采取点涂和条涂或点条并用的方法，上胶部分都是对称的，可避免固化后的应力集中，既可节约胶黏剂的用量，又有良好的粘接效果。 安特固科技（无锡）有限公司开发成功Masn52手枪注射型环氧胶，虽是双组分，却可直接施胶，非常方便。 （二）晾置 晾置即被粘物表面施胶后至叠合前于空气中曝露的过程。晾置的目的是令溶剂挥发，黏度增大，促进固化。环氧胶黏剂施胶后晾置与否、晾置条件和时间长短都因环氧胶的品种不同而异。对于无溶剂的环氧胶黏剂，一般无需晾置，涂胶后可立即叠合。但因调胶过程中难免有空气混入，稍加晾置有利于气体逸出，也只能是晾置3～5min，时间长了反而会使粘接强度降低。以胺类为固化剂的环氧胶最为明显，例如二乙烯三胺在空气中长时间停放，胺与空气中的水、二氧化碳反应，生成碳酸盐结晶：
反应生成的盐晶体聚集起来，使分散均匀性变坏，界面结构的不均性扩大，导致粘接强度大幅度下降，这由表7-15的数据不难看出。
对于含挥发性溶剂（丙酮、乙醇、醋酸乙酯、甲苯、二甲基甲酰胺等）的环氧胶黏剂，涂胶后必须晾置，切勿立即叠合，应使溶剂挥发干净，以免胶层产生气泡。 不同品种的溶剂型环氧胶黏剂，因溶剂种类和含量的不同，其晾置的温度和时间也不一样，有的只需室温晾置，有的在室温晾置一定时间后还要加热干燥，例如环氧一聚砜胶。晾置时间可以短至几分钟，也可长达几十分钟，这要取决于所含溶剂的挥发速度，既不能过长，也不要太短。 晾置的环境应通风良好、清洁干净、空气干燥，特别是湿度低些为好，不然因溶剂挥发而使表面温度降低，水汽凝聚于表面，影响粘接性能。尤其是对吸水性强的环氧一尼龙胶黏剂还会使胶层出现气泡，降低粘接强度。
六、叠合与装配
叠合是将施胶后或经过适当晾置的被粘表面合拢在一起的操作，也称为装配。对于无溶剂液态环氧胶黏剂，叠合后最好错动几次，以利排除空气，紧密接触，对准位嚣。对于溶剂型环氧胶黏剂，要在晾置溶剂排除后再叠合装配。一些固化速度极快的环氧胶黏剂，如1～5min快固环氧胶叠合时要一次对准位置，不可来回错动。叠合后适当按压、锤压或辊压，以赶除空气，密实胶层。 叠合后以挤出微小胶圈为好，表示不缺胶。如果发现有缝或缺胶应及时补胶填满。
七、清理与防粘连
在粘接过程中，难免会在非粘接表面弄上胶液，或者因涂胶量大而使叠合时挤出过多的胶，这些余胶固化后，一影响外观，二改变尺寸，整修困难，组装不便，应当在胶液固化之前清理干净，减少事后的麻烦。常用脱脂棉或纱布蘸乙醇或丙酮擦除余胶。在清理过程中，如果发现裂缝、缺胶、气泡、配合不好等现象，应及时排除，裂缝、缺胶可再补胶填满，气泡可用钢针斜刺穿孔、预热排除，尽量于固化之前消除隐患。 粘连是材料之间出现的一种不希望有的粘接现象，在粘接过程中屡见不鲜。为了防止粘连，使被粘件易与加压工具、固化设施解脱，对于可能产生粘连的部位需使用隔离剂（脱模剂），常用的有油脂、薄膜、硅油、高分子溶液等。脱模剂应有一定的化学惰性和热稳定性，对加压工具和被粘材料不产生腐蚀作用，优良的易脱性、无毒性、不污染环境、不损害健康、不易燃，配制容易，使用简便，隔离效果良好。现将常用的脱模剂列入表7-16。
八、固化
固化又称硬化，即环氧胶黏剂通过环氧基开环聚合或与固化剂加成聚合等化学反应，交联形成热固性结构，并且产生一定强度的过程。固化是获得良好粘接性能的关键步骤，只有完全固化，强度才会最大，粘接物的力学性能与环氧胶黏剂的固化工艺规范密切相关。
（一）固化的一般概念 固化可分为初固化、基本固化、后固化、完全固化。在室温下放置一段时间已开始固化，表面不发黏，变为凝胶状态，此时称为初固化或凝胶。
在室温条件下，固化反应不会完全，内应力较大，即使放置很长时间，也只能是基本固化，因此胶层是不稳定的，不耐热、不耐老化，不能保证长期使用的稳定可靠。只有升高温度才能使固化反应继续进行，趋于完全固化。要想获得稳定的体系，就得完全固化。所谓完全固化是指环氧胶黏剂的活性基团反应殆尽，也就是说，消耗掉所有的反应基团，实际上这是很难达到的，只能说各种环氧胶黏剂在不同的固化条件下达到不同的固化程度。无论哪一种环氧胶黏剂加热固化总比室温固化的交联程度高。如果对粘接性能要求较高，应先在室温下初固化，然后再加热继续固化，交联反应进一步完成，使体系接近于完全固化。例如环氧-聚酰胺胶是广为应用的室温固化胶黏剂，但在室温下固化反应并不完全，因而粘接强度和耐热性都比较低。升高温度后使环氧树脂固化比较完全，粘接强度大为提高，见表7-17。
后固化是为了改善粘接件性能，或因工艺过程的需要而对基本固化后的粘接件进行的处理。一般是在一定的温度下，保持一段时间，能够补充固化，进一步提高固化程度，并可有效地消除内应力，提高粘接强度。对于粘接性能要求高的情况或具有可能的条件下都要进行后固化。
（二）固化方式 固化过程可以采用室温固化、加热固化、辐射固化、微波固化、高频固化、双重固化等。 （1）室温固化室温固化又称常温固化，是在室温条件下令其粘接件自行进行固化，时间虽长，但方便节能。 （2）加热固化加热固化分为次中温、中温固化和高温固化。次中温固化的温度在40～80℃；中温固化的温度在120℃左右；高温固化的温度需在150℃以上。加热固化速度快、时间短、强度高、耐老化，但比较麻烦，需要一定的设备，如热压罐、电烘箱、硫化机、干燥炉、红外灯、碘钨灯、电吹风等。 （3）辐射固化辐射固化是20世纪60年代兴起的一种新技术，是指在光（包括紫外光、可见光）或高能射线（主要为电子束）的作用下，使液态环氧胶黏剂瞬间交联、固化的过程。具有快固化、高质量、低能耗、高效率、少污染、适合连续化生产等独特优点，顺应当今环境友好的要求，被誉为21世纪绿色工业技术。 （4）微波固化微波是频率为109～1011Hz介于红外和无线电波之间的电磁波。当显有极性的环氧胶黏剂置于微波加热设备中时，微波发生器产生高频振荡的交变电场，会使极性分子吸收微波能，并通过分子间碰撞、摩擦将微波能转化为热能，促使环氧胶黏剂交联固化。由于微波固化时使环氧胶黏剂内外同时受热，不仅速度快，而且加热均匀，避免了因固化不均匀产生的内应力。固化时间10～20min（包括微波照射和间歇时间）。微波应间歇加热可使固化反应平稳，不致过热。但微波固化环氧胶的力学性能稍低于加热固化，也有优于加热固化的说法。加入微波吸收剂，如金属粉及其氧化物、石墨粉等能缩短固化时间，还可能提高剪切强度，其中Fe3O4效果最佳，因为它是一种铁氧体，基于磁共振现象。 （5）高频固化高频感应介电加热法固化环氧胶黏剂所需时间仅几秒到几分钟，适用于高速组装机小规模生产的自动化操作，用于轿车后门的自动组装。 （6）双重固化双重固化是光（UV）固化与加热固化或加成反应相结合的固化技术。 （三）固化条件 为了获得良好的固化，不仅需要选用合适的固化剂，而且还必须满足适当的固化条件。固化条件包括温度、压力、时间，也称为固化过程“三要素”，每个参数的改变都会对环氧胶的固化过程和粘接效果产生很大影响。 （1）固化温度 固化温度是指装配件中环氧胶黏剂固化所需的温度。胶黏剂固化都需要一定的温度，只是环氧胶黏剂品种不同，固化温度不同而已。有的能在室温固化，有的需要高温固化，有的可在低温固化。温度是固化的重要因素，不仅决定固化反应完成的程度，而且也关系着固化过程进行的快慢，还会影响固化物的最终性能。每种环氧胶黏剂都有特定的固化温度，低于此温度是不会固化的，适当地提高温度会加速固化过程，并且还能提高粘接强度。即使是室温（18～30℃）固化的环氧胶黏剂，若能加热固化，除了可缩短固化时间，增大固化程度之外，也会较大幅度提高粘接强度、耐热性、耐水性和耐介质性等。 加热固化时升温速率不能太快，一般控制在1～2℃/min。升温要缓慢，加热要均匀，最好是阶梯升温，分段固化，使温度的变化与固化反应相适应。所谓分段固化就是室温放置一段时间，再开始加热到某一温度，保持一定时间，再继续升温到所需要的固化温度。加热固化切忌在涂胶装配后马上进行，需待凝胶之后升温。如果加温过早，升温太急，温度过高，会因环氧胶的流动性增大而溢胶过甚，造成缺胶，难获加热固化的有益效果，还有可能使被粘件错位。 加热固化一定要严格控制温度，切勿温度过高，持续时间太长，导致过固化，使胶层炭化变脆，从而损害粘接性能。 加热固化到达规定时间，不能将粘接件立即撤出热源，急剧冷却。若冷却速度过快，则使胶层提前进入玻璃态，会因收缩不均，产生很大的内应力，带来后患。应当缓慢冷却到一定温度，方可从加热设备中取出，最好是随炉冷却到室温。冷却也是一种继续进行的固化过程。 加热固化的方法有很多种，可根据实际情况按下述方法进行选择。 a.电热鼓风干燥箱加热法。这是最简单易行的常用方法，温度易于控制，机动灵活，确保质量。对于体积小、批量小的粘接件固化最为适合。 b.蒸汽干燥室加热法。利用在房间内架设蒸汽排管加热，温度均匀，但温度不会太高，适宜大批量的粘接件固化。 c.电吹风加热法。此法对于大型机械局部粘接的加热固化非常方便灵活，只是温度不够均匀，需要凭经验控制。 d.红外线加热法。利用红外线灯泡的钨丝加热到2500K，并产生强烈的辐射线，红外线的能量很容易被金属表面吸收，并且转化为热量，使温度均匀升高，由于红外线可穿透到胶层内部，故在固化过程中的温度里外是一致的。红外线灯可做成双排的或单排的、可为移动式或固定式的，用于粘接件的加热固化甚为方便，效果良好。现在已有专门的红外线干燥箱，可直接使用。 e.间接加热法。就是将粘接件放在暖气上或加热后的铁块上，间接传热。 f.高频电加热法。就是将粘接件置于高频（10～15MHz）强电场内，由电感产生的热进行加热固化。 g.电子束加热法。这是一种快速（0.1～1s）的固化技术，其基本原理是由阴极产生的电子通过高压加速，形成高能电子束，照射到胶层上激发胶的单体或预聚物产生活性自由基，从而发生聚合或交联反应使之固化。电子束固化节省能源、快速高效、达到污染零排放，属绿色技术，发展潜力极大。电子束穿透力强，对人体有害，应有很好的屏蔽装置。 （2）固化压力 胶黏剂在固化过程中施加一定的压力甚为有益，不仅能够提高环氧胶黏剂的流动性，易湿润、渗透和扩散，而且可以保证胶层与被粘物紧密接触，防止气孔、空隙和分离，还会使胶层厚度更为均匀。施加压力的大小随环氧胶黏剂品种和性质不同而异，一些相对分子质量低、固化不产生低分子物的环氧树脂胶，只要接触压力就足够了。所谓接触压力就是由被粘物自身重量所产生的压力，不需要另外再施加压力。一些溶剂型环氧胶黏剂，如环氧-丁腈胶、环氧-尼龙胶、环氧-聚砜胶等都需要施加0.1～0.5MPa的压力。 固化加压要大小适宜，压力太大溢胶过甚，胶层太薄，会导致粘接强度降低；压力太小，无济于事。 加压还要均匀一致，施压时机也要合适。当胶流动性尚大时，施压会挤出更多的胶，应在基本凝胶后施压。当加热时流动性增大，此时若压力太大，环氧胶黏剂流失严重，会引起位置错动，应随加热的不同阶段逐步增压。 固化加压的方式有如下几种。 a.接触压力：被粘物自身接触产生的压力。 b.配重加压：在被粘物上面加上一定的重物所产生的压力。 c.秤杆加压：利用杠杆原理施压。 d.弹簧加压：靠弹簧的弹力加压。 e.夹头加压：螺旋夹子、虎钳、扳手等简单工具都可起到夹头加压的作用。 f.压机加压：利用水压机、油压机施加压力。 g.锤压：用木制、金属铘头或硬橡胶锤将粘接部位均匀砸实。 h.辊压：以橡胶辊或外粘橡皮的金属辊将被粘部位辊实。 i.气袋加压：向橡皮袋内充气，使之压紧被粘件。 j.热压罐加压：这是用于装配件固化的一种加热加压的圆筒形装置。 k.真空袋加压：用抽真空的方法对袋内的装配件施加压力。 l.膨胀橡胶加压：伸长率180%，耐热230℃，可重复使用。 m.胶黏带固定保压：以胶黏带缠紧固定施压。 （3）固化时间 固化时间是指在一定的温度、压力条件下，装配件中胶黏剂固化所需的时间。由于环氧胶黏剂品种的不同，其固化时间差别很大，有的室温下可瞬间固化，如光固化环氧胶；有的则需几分钟至几小时，如室温快固环氧胶；有的要长达几天如室温固化环氧一聚酰胺胶。固化时间的长短又与固化温度和压力密切相关。升高温度，可以缩短固化时间，降低温度则要适当延长时间，也就是说固化时间和固化温度具有时温等效性，不过若是低于环氧胶黏剂固化的最低温度，无论多长时间也不会使其固化，所以固化的时温等效性是有一定限度的。采用热压罐固化方式，环氧胶黏剂的固化时间往往比烘箱固化要长，但固化反应更充分。 无论是室温固化，还是加热固化，都必须保持足够的固化时间，才能固化完全，获得最大的粘接强度。 固化是获得良好粘接性能的最后过程，在粘接工艺中极为重要，应千方百计促进固化过程的完善进行。控制好温度是固化过程的关键因素，一般室温固化的性能总不如加温固化的性能，固化温度对固化程度有着决定性影响。降低固化温度往往是以牺牲粘接性能为代价，虽然室温具有等效性，但是降低固化温度有时难以延长固化时间来补偿，而短时间强有力地固化粘接很有价值。
（四）后固化 后固化就是对基本固化的粘接件加热补充固化的处理，对于要求强度高和耐久性好的粘接一定要进行后固化。环氧胶黏剂只有完全固化才能体现出优良的力学性能，而在一般情况下尤其是室温条件固化，不能保证所有的环氧基团都会全部参加反应，因而固化不够充分。为了获得最佳性能的固化物，进行后固化是十分必要的，使所有的反应基团都能反应，从而提高交联程度，还有可能形成互穿网络结构，对提高粘接性能非常有效。 |
