如何处理胶粘剂应用中CTE不匹配引起的应力

在这次采访中，AZoM与Master Bond的高级产品工程师Rohit Ramnath讨论了如何处理胶粘剂应用中CTE不匹配造成的压力。

对于热膨胀系数(CTE)不同的基材，应选用什么类型的粘合剂?

当涉及具有不同热膨胀系数的粘接材料时有两所思想。欧洲杯足球竞彩首先是选择具有CTE的粘合剂尽可能接近粘合的材料。欧洲杯足球竞彩第二是提供更柔韧或增韧的粘合剂来补偿不匹配。该决定并不总是非常清晰，而且还取决于各种因素，包括但不限于粘合的基板，服务温度范围和所涉及的热机械应力。

具有不同CTES的底物的一些例子是什么？

常见的例子包括将金属与不同的cte结合，金属与玻璃结合，玻璃与塑料结合，陶瓷与塑料结合，橡胶与金属结合。

应力管理对于胶粘剂的应用至关重要，这主要是由于基材本身以及基材和胶粘剂之间的CTE不匹配的可能性。虽然这种情况可能发生在粘接类似底物的组件中，但在涉及不同底物的应用中会进一步加重。

应该考虑哪些因素？

诸如服务条件，联合设计，几何形状和处理约束之类的元件，例如固化温度以及自动分配需要，提供了一种复杂的因素混合，以考虑为这种粘合剂应用选择合适的候选者。

你应该如何选择一种粘合剂来减轻这些热膨胀的差异?

一种方法是选择热膨胀系数尽可能低的粘合剂。对于未填充的刚性/僵硬环氧树脂，CTE在室温下可能徘徊在40- 50ppm /°C左右。这种CTE可以通过使用陶瓷，甚至通过热膨胀填料的特殊负系数降低，在室温下低至10ppm /°C。注意，通过添加这种填料，模量显著增加。例如，在室温下，未填充、相对刚性的双组分环氧树脂的拉伸模量在35万-45万psi之间，但在某些情况下，添加填料可以将该值提高2 - 3倍。因此，通常情况下，CTE非常低的粘接剂往往更硬。下图是低CTE环氧树脂EP17HTND-CCM的应力-应变曲线。EP17HTND-CCM具有高模量和刚性。

低CTE环氧EP17HTND-CCM的应力-应变曲线

你能评论一下用柔性胶粘剂处理热膨胀差异的方法吗?

另一种减少胶结处应力的方法是利用橡胶增韧或“柔性”胶粘剂系统。这些胶粘剂提供了一种增韧的固化，并通过特定的系统提供相对较高的搭接剪切强度(用于铝-铝粘结)，超过1000psi，在某些情况下拉伸模量不高于50000 psi。其中一些系统还提供相对较高的伸长率，范围从20%到100%甚至更高。此类产品的热膨胀系数较高，在室温下可达到80- 150ppm /°C左右。下图为高CTE环氧树脂EP40Med的应力-应变曲线。EP40Med是一种增韧、低模量、高伸长环氧树脂。

高CTE环氧ep40MED的应力 - 应变曲线

在决定如何最佳管理其应用的压力时，设计工程师应该考虑哪些其他因素？

工程师必须权衡选择柔性、低模量胶粘剂系统或刚性/刚性、低CTE产品的利弊。这两种类型的粘合剂(刚性/刚性，低CTE和柔性/增韧，高CTE)可能是有益的，因为几何形状、基材和条件可能因应用而不同。重要的是，在选择过程的早期进行模拟试验或模拟，通过联系粘合剂供应商，以确保不仅遵循所有的最佳过程，如表面的适当准备，并根据制造商的建议完全固化粘合剂，但也要使用正确的力学性能估计值/范围。

关于Rohit ramnath.

Rohit ramnath是一家定制配方粘合剂制造商主债券公司的高级产品工程师。他分析了面向应用的问题，为航空航天，电子，医疗，光学和石油/化工工业提供产品解决方案。他毕业于Carnegie Mellon University，拥有化学工程的大师。