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黏合剂和密封剂的流变学研究

黏合剂用于连接表面,通常是通过改变黏合表面的相,将其从液体转变为固体。有时,这由温度变化触发(热熔胶);在其他情况下,由于溶剂的蒸发或由于周围空气的湿度等,胶在环境条件下硬化(接触型胶黏剂)。还有反应型和多组分的黏合剂,其硬化是通过两种或两种以上组分的化学反应实现的;或是单组分胶合剂,施加外部辐射或热等能量源时,其发生化学反应而变硬。黏合剂也存在于自然界中,如树脂(来自木材)、沥青、蜂蜡或淀粉(来自植物)。

密封剂可通过浸渍保护表面,也可用于填补小开口,防止气体或水渗透。

通常测量的黏合剂和密封剂

热熔胶

热熔胶在各种行业中有许多应用,如汽车和电子、卫生/医药(药物贴片、襁褓等)、包装(箱子和纸箱封口、胶膜、标签等)行业以及鞋和服装(鞋底黏合剂、衣料等)及家居用品(热胶盒、黏膜等)。热熔黏合剂是黏合剂行业中用量最大的细分市场之一。热熔胶易于使用并且成本相对较低,其有助于提高生产产量,并且由于其应用过程中节省时间,还有助于降低应用成本。另外,由于热熔胶几乎不含化学溶剂,避免了环境问题和相关成本。热熔胶与其他黏合剂的区别是,它们在熔融状态下应用,然后在室温下迅速冷却,形成坚韧、附着的固体。它们的快速固化时间与其相对较高的黏度相结合,使其非常适用于多孔表面材料的黏合。 

热熔胶流变测试

热熔黏合剂是分子量 (MW) 相对较大的热塑性聚合物,这使它们具有较高的刚度。然而,高 MW 聚合物自身通常没有足够的黏附力(黏性),因此这些聚合物混有各种添加剂,包括增塑剂、增黏剂和稳定剂,从而提高黏合性能。热熔黏合剂在熔融状态下应用,并且必须平滑地流到表面上,以确保润湿和黏附。为此,使用流变仪测试与温度相关的 黏度 ,对于确保适当的热熔性能是至关重要的。此外,为形成坚韧的黏合,热熔胶在经过一定时间后必须是稳定的。通过了解特定热熔胶的流变特性,就可以确定其对于既定任务的适合性,或可以修改其配方以针对特定应用进行定制。研究热熔胶流变特性的最佳途径之一,是在恒定的动态机械条件(即恒定的应变以及恒定的频率)下进行温度依赖 振荡 测量。

该测试需要使用配备 帕尔贴温控系统的 流变仪 。

这只是 汽车行业中常用的流变学研究之一。

塑料溶胶浆体

PVC 塑料溶胶浆体可用于注射、涂布、浸渍、模塑或压铸工艺。例如,该浆体可用于作为车辆底部的喷涂塑料溶胶,在化工行业中作为防腐蚀涂料,在建筑行业中作为地板,以及用于制造人造革、防护服或密封型材。通常,涂布和成形过程在室温下进行。随后的加热应会引起塑料溶胶凝胶化和硬化。

塑料溶胶浆体流变测试

对于操作者意义重大的因素是凝胶化的起始温度。要描述塑溶胶浆体温度依赖性的增稠特性,最好的方法是在恒定振幅和恒定频率下以温度扫描形式进行 振荡 测试。加工温度通常是室温。当使用喷枪或刮刀涂布时,由于在加工过程中会发生颗粒摩擦,温度预期可达到 30 °C 以上。此外, 黏度 处于最小值时的温度也是至关重要的。如果该最小 黏度 值太小,那么在应用后浆体可能从表面流掉或滴下。尤其是在夏季,生产商还需要知道材料在处理之前可用于储存的最高温度。 达到凝胶化过程的起始温度时,浆体的 黏度 和刚度增加(通常大于 60 ℃)。最后,塑溶胶浆体通常是在高于 120 °C 的烘箱温度下达到其最大刚度。

该测试需要使用配备 帕尔贴温控系统的 流变仪 。

硅酮密封胶

通过密封来以防止物体免受外部影响的需求,几乎从人类起源时就已经出现了。事实上,在新石器时代,人类就使用草、泥或蜡等天然密封剂来封闭他们房屋的缝隙,从而免受风和天气的影响。从 18 世纪油灰问世开始,至今已经发明出了众多合成密封剂。硅酮或丙烯酸密封剂用于室内装修是最常见的,例如用在浴室中。

硅酮密封胶流变测试

对于硅酮密封胶流变特性的一种重要测试就是 触变行为测定。其描述了材料被压出管筒后的重建。采用所谓的分段测试或 3 段 触变 测试,在不同的给定变形值下对材料进行测量——从小振幅振荡至大振幅 振荡 ,再回到小振幅 振荡。 振荡测试 提供了关于 黏弹 特性的信息,所以该测试结果可用于表征样品的黏性(损耗模量 G’’)和弹性(储能模量 G’)特性。振荡条件下的 3 段 触变 测试提供了关于样品在应用后是可流动的 ( G’’  >  G’) 还是 处于 固态 ( G’  >  G'') 的有用信息。通过这种方式,可以根据应用中和应用后所期望的特性, 清楚地 区分密封胶品质优劣。

该测试需要使用配备 帕尔贴温控系统的 流变仪 。

UV 固化黏合剂

与常规固化的黏合剂相比,在紫外线照射下固化的黏合剂具有许多优点。它们通常不含溶剂,并且固化过程很快,通常只需要几分之一秒,因此可以实现较高的加工速度。此外,由于不需要外部加热,因此材料上的热应力通常很小。

紫外线固化胶流变测试

固化材料的机械性能取决于许多因素,例如反应剂的数量和类型,紫外线源的强度和波长以及照射时间。流变测量可以提供关于这些因素的大量信息。紫外线固化最好通过在恒定频率和应变下 振荡 测量进行监控。例如,下图显示了紫外线固化胶的固化时间及其最终硬度如何受到紫外线照射强度的影响。

该测试需要使用配备 UV 固化系统流变仪  (具有紫外线光源和可更换玻璃板的帕尔贴温控系统,可从下方照射样品)。