粘接失效

深入理解粘接失效模式机制——如何设计坚固耐用的粘接接头，使其在产品全生命周期内保持可靠性能。

如何识别粘接失效

附着失效是胶粘剂（或涂层、印刷油墨、密封剂）与被粘物之间的界面结合失效。内聚失效是指断裂后两个被粘表面上均留有胶层。分析失效模式可为影响粘接接头强度与耐久性的工艺变量提供重要参考。粘接过程同时涉及附着力与内聚力，失效往往包含多种失效模式。四种主要失效模式为：附着失效（界面型）、内聚失效（胶层内部型）、基材失效（材料破坏型）和混合模式失效（附着与内聚失效的组合）。脱层可发生于制造过程中，也可发生于产品存储或使用寿命内的任何阶段。可靠的粘接接头必须同时具备粘接强度与粘接耐久性。然而，关键失效机理往往未得到正确识别，导致制造商在追寻解决方案的过程中购置了不必要的高成本设备。

粘接失效模式的类型及其成因

两种材料之间的附着力涉及表面科学、接头设计以及胶粘剂（或油墨/涂层）的化学性质。粘接接头的失效可以表现为附着失效或内聚失效。失效模式是指粘接接头在外加应力或力的作用下发生断裂或失效的机制。当粘接接头失效时，识别其根本原因至关重要。

粘接接头可表现为附着失效或内聚失效

附着失效

附着失效发生在胶粘剂与被粘物（基材）之间的界面处，胶粘剂从基材表面完全剥离。从外观上看，残余胶粘剂仅存留于一个表面上的某处。附着失效几乎总是源于制造过程，包括：异物污染、化学添加剂迁移至粘接线、界面黏度与厚度特性不当、固化不充分，以及因不同热膨胀特性导致的温度波动在粘接接头上产生过大应力。胶粘剂必须充分润湿基材表面，否则粘接强度将低于最佳值。

附着失效

黏度

内聚失效

内聚失效导致胶粘剂本身断裂，其特征是两个被粘物（基材）的匹配面上均可见胶粘剂材料。胶粘剂与基材之间的结合力强于胶粘剂自身。现场发生的内聚失效通常由接头设计不当引起。

基材失效

基材失效（或被粘物失效）是最优的粘接强度表现，即材料本身发生断裂，而非粘接接头失效。

混合模式失效

混合模式失效同时具备附着失效与内聚失效的特征，这是因为界面出现局部降解。从本质上讲，该失效模式处于过渡阶段，其粘接强度低于内聚失效强度。

如何为制造业设计高强度粘接接头

粘接接头的失效原因多种多样，包括零件设计、成型工艺、材料与储存条件、表面预处理、装配工艺以及现场操作条件。在当今全球化制造环境中，零部件往往在一个国家生产，运往另一个国家进行装配。仅此一项流程便引入了诸多增加粘接难度的因素。

粘接接头为何失效？

粘接失效可由多种原因引起，包括零件设计、成型工艺、材料与储存条件、表面预处理、装配工艺以及使用条件。在当今全球化制造环境中，零部件通常在一个国家生产并运往另一个国家进行装配。仅此流程本身便会引入诸多增加粘接难度的因素。

表面预处理

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解决塑料粘接问题

塑料粘接问题的解决科学

PPS 的附着粘接方法

附着粘接测量技术

表面润湿预处理方法

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聚合物表面与接触角对粘接的影响

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聚合物的形态结构与加工工艺最终将影响粘接操作的难易程度。半结晶塑料通常比非晶塑料更难粘接。缩醛、尼龙、聚烯烃、PPS、聚碳酸酯、PTFE 及橡胶/弹性体带来的粘接挑战最大。有迁移性的外部润滑喷剂（如硅酮）绝不应在成型车间使用，因为这类物质会随空气传播至所有机器并沉积在成型零件上。

表面处理对于实现高附着粘接强度至关重要。表面必须清洁，无污垢、油脂及油污。低分子量材料（LMWM），如硅酮、脱模剂和防滑剂，会抑制粘接。清洁塑料表面时，过量溶剂会形成弱边界层，产生雾状积聚，从而影响粘接。使用等离子体表面预处理时，存在最佳润湿水平——必须避免过度处理和处理不足。

接触角与表面能。了解接触角及其固-液相互作用的物理特性，可为确定最佳附着粘接表面润湿条件提供重要参考。固体基材的表面能相对于液体（水、印刷油墨、胶粘剂、涂层等）表面张力越高，其「润湿性」越好，接触角越小。接触角受表面化学特性变化和表面形貌变化的双重影响。

前进接触角对基材表面低能（未改性）组分最为敏感，而后退接触角则对表面预处理引入的高能氧化基团更为敏感。因此，后退角实际上是表面预处理后改性组分最具代表性的测量指标，可通过 dyne 溶液进行测量。因此，对所有经过表面改性的材料，同时测量前进接触角和后退接触角至关重要。

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