表面处理方法和粘接剂种类对钛网-硅橡胶90°剥离粘接强度的影响
影响粘接物理强度的物理因素

影响粘接物理强度的物理因素1.接触角:当胶粘剂良好地浸润被粘材料表面时(接触角θ<90°),表面的粗糙化有利于提高胶粘剂液体对表面的浸润程度,增加胶粘剂与被粘材料的接触点密度,从而有利于提高粘接强度。
反之,当胶粘剂对被粘材料浸润不良时(θ>90°),表面的粗糙化就不利于粘接强度的提高。
2.表面处理:粘接前的表面处理是粘接成功的关键,其目的是能获得牢固耐久的接头。
由于被粘材料存在氧化层(如锈蚀、镀铬层、磷化层、脱模剂等形成的“弱边界层”,被粘物的表面处理将影响粘接强度。
例如,聚乙烯表面可用热铬酸氧化处理而改善粘接强度,加热到70-80℃时处理1-5分钟,就会得到良好的可粘接表面,这种方法适用于聚乙烯板、厚壁管等。
而聚乙烯薄膜用铬酸处理时,只能在常温下进行。
如在上述温度下进行,则薄膜的表面处理,采用等离子或微火焰处理。
对天然橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶和氯丁橡胶表面用浓硫酸处理时,希望橡胶表面轻度氧化,故在涂酸后较短的时间,就要将硫酸彻底洗掉?过度的氧化反而在橡胶表面留下更多的脆弱结构,不利于粘接。
对硫化橡胶表面局部粘接时,表面处理除去脱膜剂,不宜采用大量溶剂洗涤,以免不脱膜剂扩散到处理面上妨碍粘接。
铝及铝合金的表面处理,希望铝表面生成氧化铝结晶,而自然氧化的铝表面是十分不规则的。
相当疏松的氧化铝层,不利于粘接。
所以需要除去自然氧化铝层。
但过度的氧化会在粘接接头中留下薄弱层。
3.渗透:已粘接的接头,受环境气氛的作用,常常被渗进一些其他低分子。
例如,接头在潮湿环境或水下,水分子渗透入胶层;聚合物胶层在有机溶剂中,溶剂分子渗透入聚合物中。
低分子的透入首先使胶层变形,然后进入胶层与被粘物界面。
使胶层强度降低,从而导致粘接的破坏。
渗透不仅从胶层边沿开始,对于多孔性被粘物,低分子物还可以从被粘物的空隙。
毛细管或裂缝中渗透到被粘物中,进而侵入到界面上,使接头出现缺陷乃至破坏。
渗透不仅会导致接头的物理性能下降,而且由于低分子物的渗透使界面发生化学变化,生成不利于粘接的锈蚀区,使粘接完全失效。
关于表面处理对胶粘剂粘接质量的影响的研究

关于表面处理对胶粘剂粘接质量的影响的研究摘要:随着粘接技术的日益发展,其重要性也日益凸显,在机车设计和制造中应用的也越来越广泛。
前窗玻璃、头灯玻璃、侧窗玻璃的密封,齿轮箱合箱的密封,内装饰件的密封,司机室、顶盖等关键部件的密封等均采用粘接技术。
由于粘接属于特殊工序,粘接部位的粘接质量难以通过非破坏性的方法进行检查和监控。
因此,如何提高胶粘剂粘接质量,是一项重要课题。
那么,对影响胶粘剂粘接质量的因素的研究则是非常有必要的。
本文主要针对影响胶粘剂粘接质量的因素之一——表面处理进行研究和论述。
关键词:粘接技术粘接质量表面前处理密封特殊工序1.影响胶粘剂粘接质量的因素所谓粘接,就是用胶粘剂连接两种或多种基材,是不同材料界面间接触后相互作用的结果。
其界面层的作用力和胶粘剂(基材)的内聚力直接影响粘接质量。
因此,影响粘接质量的因素多种多样,有胶粘剂种类、基材材质、基材几何形状、表面前处理、粘接面积、胶层厚度、温度、湿度、固化时间等等,其中,表面处理却是容易忽视却又必不可少的一个环节。
2.表面处理对胶粘剂粘接的影响原理当两个表面的间距小于1纳米时,两表面之间会形成粘接力。
而粘接力的大小决定了粘接质量。
金属表面的结构如图1所示,含有污染层、吸附层、反应层、形变层、基材的原始结构层,污染层含有油脂、灰尘、手印等污染物,吸附层含有湿气,反应层含有氧化物、氢氧化物等,形变层是原始材质因受力而产生形变,原始结构层就是原始材质本身。
而金属表面处理则是针对污染层、吸附层、反应层进行处理,清除污染物及影响粘接的杂质等,从而提高粘接力,进而提升粘接质量。
非金属材料以塑料为例,塑料表层的结构如图2所示,含有污染物、吸附层、注塑表层(脱模剂)、低分子量化合物、纯塑料结构层。
而塑料表面处理则是针对污染物、吸附层、注塑表层(脱模剂)进行处理,清除塑料表层的污染物,如增塑剂、润滑剂、脱模剂、增滑剂、抗静电剂、指印、灰尘等,从而提高粘接力,进而提升粘接质量。
等离子体表面处理对橡胶粘接性能的影响研究_卓轶

洗表面油污。 (2)表 面 处 理 将橡 胶 块 放 置 在 等 离 子 焰 喷 前 8mm-10mm,
然后缓慢移动,保 证 粘 接 面 均 得 到 处 理。 等 离 子 处 理 功 率 以 及 试 件 数 量 见 表 1。
表 1 等 离 子 功 率 及 试 件 数 量
设备 型号
处理 功 率 (W)
2 试 验 设 备 与 试 验
2.1 试 验 设 备 本研究采用 TP800 和 TP800A(北 京 震 普 公 司
研 制 生 产 )两 款 大 气 射 流 低 温 等 离 子 处 理 机 ,工 作 电 压为 220V,功 率 范 围 均 为 300W ~1000W,输 入 气 压 为 0.6MPa,输 出 气 压 为 0.2MPa。 图 1 为 等 离 子 体处理机工作时的 效 果 图,明 显 可 见 淡 黄 色 等 离 子 气体焰。
貌 、物 理 结 构 、化 学 性 能 等 ,改 善 其 粘 接 性 能 [2-3]。 等离 子 体 处 理 是 一 种 优 秀 的 表 面 改 性 方 法,广
泛应用于各种材料的表面改性 。 [4] 其通过含有 带 电 的正粒子和负粒子 气 体 喷 射 被 粘 接 面,其 能 量 可 通 过辐射、中性粒子流 和 离 子 流 的 碰 撞 作 用 于 被 粘 接 面,从 而 产 生 自 由 基 或 与 材 料 表 面 发 生 化 学 反 应[5-8],同时,薄膜表面会发生刻蚀、聚合、交联等 物 理 和 化 学 变 化 。 等 离 子 体 改 性 只 对 材 料 表 面 (通 常 从几至几百纳 米)进 行 改 性,并 不 影 响 材 料 本 身 的 基 体 性 能 。 [9-10]
本研究通过大气低温等离子体对橡胶进行表面 处 理 ,借 助 浸 润 性 对 表 面 改 性 进 行 表 征 ,测 试 采 用 不 同功率等 离 子 体 处 理 的 橡 胶 与 铝 板 的 拉 伸 粘 接 强 度,并与采用机械打 磨 表 面 处 理 的 橡 胶 与 铝 板 的 粘 接强度进行对比,探 讨 大 气 等 离 子 表 面 处 理 改 善 橡 胶 表 面 性 能 的 可 能 性 ,以 及 最 佳 的 处 理 功 率 。
基材表面处理对粘接强度的影响

基材表面处理对粘接强度的影响摘要:通过粘接原理分析及基材粘接实验,讨论在施工应用时,使用不同的基材表面处理方法、不同的表面处理剂组合对于增强聚氨酯胶与基材的粘接能力的不同效果。
关键词:湿润理论聚氨酯表面处理剂施工应用粘接效果前言:随着汽车生产工艺的进步,以及汽车舒适化、美观化、轻量化的需要,弹性连接这一先进理念在汽车生产中越来越受到重视,弹性连接首要问题是保证粘接强度,粘接的可靠性,对于大型玻璃的粘接通常对其表面进行处理。
基材的表面处理一般有物理处理、化学处理。
聚氨酯表面处理剂作为一种基材表面化学处理的处理剂,被广泛用于汽车玻璃、汽车钣金及其他结构性粘接基材表面的清理、活化。
同样聚氨酯表面处理剂作为聚氨酯粘接/密封胶的重要配套产品,对于提高聚氨酯粘接/密封胶的粘接性能,提高聚氨酯粘接/密封胶的耐UV老化性能及扩大提高聚氨酯粘接/密封胶的使用范围等方面有重要作用。
施工过程中由于被粘接的基材不同,使用的聚氨酯表面处理剂不同及处理方法的不同,造成实际施工中出现了一些粘接不牢的问题。
下面主要讨论在施工应用时,使用不同的基材表面处理方法、不同的表面处理剂组合对增强聚氨酯胶与基材的粘接能力的不同效果。
一、基材表面聚氨酯粘接/密封胶对基材表面进行湿润、粘接的过程不仅涉及表面和界面的化学和物理,而且还涉及基材表面的不同状态所呈现的不同湿润过程和作用机理、粘接接头的变形形式和断裂力学。
(1)不相溶且基材表面平整光滑当聚氨酯粘接/密封胶与不相溶且具有分子级光滑度的基材表面通过湿润过程紧密接触时,与基材表面分子之间通过分子引力形成黏附力。
这些分子引力主要包括强的主价键力(共价键、离子键、金属键)和次价键力(范德华力、氢键)。
如果当聚氨酯粘接/密封胶分子与基材表面的基团形成共价键、离子键时无疑对提高粘接强度和耐久性极其有利。
如纤维素分子链上的羟基与聚氨酯粘接/密封胶分子中的异氰酸基反应形成共价键。
—OH + —R纤维素O=C=N 纤维素O C NH R ArrayO聚氨酯粘接/密封胶与金属表面的氢氧化物反应形成离子键。
钛网孔径和厚度对硅橡胶-钛网剪切粘接强度及抗弯强度的影响

钛网孔径和厚度对硅橡胶-钛网剪切粘接强度及抗弯强度的影响陈洁;马永刚;艾俊;陈晔【摘要】目的:探讨钛网孔径和厚度对硅橡胶-钛网剪切粘接强度及抗弯强度的影响.方法:制备网孔直径分别为3.0mm,4.0mm,5.0mm的3组钛网、表面进行打磨+喷砂+Permabond POP处理,采用Permabond4C10将钛网与MDX4-4210硅橡胶粘接,参照GB/T 13936-2014测定钛网和硅橡胶之间的剪切粘接强度.制备网孔直径为3.0、4.0、5.0mm,厚度为0.4mm、0.6mm、0.8mm规格的钛网,进行同样的表面处理和粘接,参照YB/T 5349-2014进行三点抗弯强度测试.统计学分析.结果:3组不同孔径钛网的剪切粘接强度测试结果显示:3组总体均数的差异均有统计学意义(P<0.05);3.0mm和4.0mm组间差异无统计学意义(P>0.05),但高于0.5mm组(P<0.05).6组试件三点抗弯强度测试结果显示:不同厚度钛网组间有显著性差异(P<0.05),0.8mm组显著高于0.6mm组和0.4mm组,0.4mm组三点抗弯强度最低.不同钛网孔径组间差异具有统计学差异(P<0.05),3.0mm网孔直径的三点抗弯强度显著高于4.0mm组(P<0.05).同时,钛网网孔直径和钛网厚度间无交互效应(P>0.05).结论:厚度为0.6mm或0.8mm的钛网,能保证一定的粘接强度和抗弯强度.在具体应用时可根据缺损腔的大小、部位,受力情况而定.【期刊名称】《口腔颌面修复学杂志》【年(卷),期】2016(017)003【总页数】5页(P165-169)【关键词】硅橡胶;钛网;剪切粘接强度;抗弯强度【作者】陈洁;马永刚;艾俊;陈晔【作者单位】清华大学玉泉医院口腔科北京100049;清华大学玉泉医院口腔科北京100049;湖北省十堰市太和医院口腔科湖北442000;清华大学玉泉医院口腔科北京100049【正文语种】中文【中图分类】R783.1采用CAD/CAM和快速成型技术制备个性化钛网支架,结合广泛使用的硅橡胶材料,制备具有一定支撑强度且不易变形的中空式赝复体,可为解决目前赝复体重量大、弹性差、硬度高、副作用多等问题提供一个新的思路。
SiC 陶瓷表面处理工艺对 SiC-AFRP界面粘接性能的影响

SiC 陶瓷表面处理工艺对 SiC-AFRP界面粘接性能的影响魏汝斌;李锋;梁勇芳;翟文;张文婷;陈青香【摘要】为提高SiC陶瓷‐芳纶纤维增强树脂基复合材料(SiC‐AFRP)的界面粘接性能,研究了陶瓷腐蚀工艺、偶联剂处理工艺、粘接剂种类对SiC‐AFRP界面剥离强度的影响。
结果表明:SiC陶瓷表面腐蚀工艺和偶联剂处理工艺能有效提高SiC‐AFRP界面粘接性能。
陶瓷经K3 Fe(CN)6与KOH混合腐蚀液浸泡2h ,使用乙烯基三乙氧基硅烷偶联剂偶联化处理后,SiC‐AFRP的界面剥离强度由0.45kN/m提高至2.20kN/m ;VA含量15%(质量分数)的EVA热熔胶膜是理想的界面胶黏剂。
%To improve the interfacial bonding properties of SiC‐aramid fiber reinforced polymer matrix composites (SiC‐AFRP ) , the influences of etching process of SiC ceramic , coupling treatment process ,and the adhesives types on the interfacial peel strength of SiC‐AFRP were studied .The re‐sults show that the surface etching process and coupling treatment process of silicon carbide ceramic can effectively enhance interfaci al bonding property of the SiC‐AFRP .After soaked the ceramic in K3 Fe(CN)6 and KOH mixed etching solution for 2 hours ,and coupled with vinyl triethoxy silane cou‐pling agent ,the interfacial peel strength of the SiC‐AFRP significantly increases from 0 .45kN/m to2.20kN/m .EVA hot melt film with mass fraction of 15% VA is ideal for interface adhesive .【期刊名称】《材料工程》【年(卷),期】2016(044)012【总页数】6页(P35-40)【关键词】表面处理;SiC-AFRP;粘接性能;腐蚀【作者】魏汝斌;李锋;梁勇芳;翟文;张文婷;陈青香【作者单位】山东非金属材料研究所,济南250031; 山东三达科技发展有限公司,济南250031;山东非金属材料研究所,济南250031; 山东三达科技发展有限公司,济南250031;山东非金属材料研究所,济南250031; 山东三达科技发展有限公司,济南250031;山东非金属材料研究所,济南250031; 山东三达科技发展有限公司,济南250031;山东非金属材料研究所,济南250031; 山东三达科技发展有限公司,济南250031;山东非金属材料研究所,济南250031; 山东三达科技发展有限公司,济南250031【正文语种】中文【中图分类】TB332高效抗冲击复合材料具有轻质、高效能、耐腐蚀、抗疲劳性好等防护特性,近年来在单兵装备、陆军装甲武器平台、武装直升机及警民用特种车辆等装甲防护领域得到了广泛应用[1-3]。
被粘材料的表面处理与胶接

被粘材料的表面处理与胶接(一)表面特性的影响1、清洁度:金属表面吸附着一层内聚强度低的表面能低的污染层和氧化膜,这将降低胶接强度。
一般地,金属表面干净时,接触很小甚至为零。
材料处理后接触随时间而变化,在空气中易受环境气氛的污染,接触角升高,约5H后接触角趋于稳定。
2、粗糙度被粘材料表面用纱布打磨或喷砂处理,适当地将表面粗化均能提高胶接强度。
糙化过程去除原先存在的表面层。
形成新的表面层(净化),而且喷砂表面比抛光表面有更大的实际胶接面积,表面太粗糙反而会降低胶接强度,因为过于粗糙的表面不能将胶粘剂良好侵润,凹处易残面空气对胶接不利。
3、表面化学结构表面的化学组成与结构对被粘材料的胶接性能、耐久性能、热老化性能等都有重要影响,而表面结构对胶接性能的影响往往是通过改变表面层的内聚强度、厚度、孔隙度、活性和表面能来实现。
用铭酸酸蚀铝表面后,将铝试样侵泡在60°C蒸馏水中清洗,很容易在表面生成以AL2O3.3H2O为主的氧化铝水合物,其内聚强度较低,厚度>103八,使接头出现破坏,强度大大降低,并且能在铝试片表面观察到单晶或粉末状图谱以及虹色干涉现象。
在热自来水中清洗时,填充效率很低,水合物生成较少,其表面看不到虹色或单晶图谱,胶接强度较高。
因此,要得到高剥离强度,铝表面氧化物应该是无水的。
(二)表面处理方法1、溶剂碱液和超声波脱脂法:溶剂月脱脂法:常用擦洗法即用无油棉花(月兑脂棉)沾溶剂如丙酮、汽油、甲苯等直接擦洗被粘材料表面。
碱液脱脂法:采用热碱液中处理油污表面,如30-55%磷酸钠(Na4P207)、10-50% NaOH、10-6%Na2CO3或30-85%的碱性硅酸盐。
NaOH虽是强碱,由于其润湿性能并不太好,又不易漂洗干净,其效果不如碱性硅酸盐;碱性硅酸盐由SiO2和Na20混合。
比例为1: 2时清洁效果最好;比例为1: 1时,适用于铝材的清洁。
超声波脱脂法:一般部件放在功率为20瓦/cm2的超声波中处理20-60秒即可得到足够清洁表面。
配方对硅橡胶_不锈钢粘接强度的影响

材 料配方对硅橡胶/不锈钢粘接强度的影响罗权焜,王真智(华南理工大学材料学院高分子系,广州 510640)摘 要:研究了配方因素对热硫化硅橡胶与不锈钢粘接抗拉强度的影响作用。
研究结果显示:虽然不同牌号的生胶和交联剂硫化的硫化胶在力学性能上存在差异,但其对粘接抗拉强度影响不大;气相白炭黑、结构控制剂和硅烷偶联剂对粘接抗拉强度都有不同程度的贡献。
在研究用量范围内,随气相白炭黑和硅烷偶联剂用量的增加,粘接抗拉强度曲线先升后降,出现峰值;随结构控制剂用量的增加,粘接抗拉强度曲线呈上升趋势,其最适宜用量为气相白炭黑用量的20%。
关键词:甲基乙烯基硅橡胶;不锈钢;粘接抗拉强度;气相白炭黑;结构控制剂;硅烷偶联剂中图分类号:T Q330 1+3 文献标识码:B 文章编号:1005-4030(2000)04-0001-04由于硅橡胶独特的分子结构,决定了硅橡胶在所有橡胶品种中具有最宽广的使用温度范围(-50 ~+250 )[1],加上其兼具耐热、耐寒、耐候和耐臭氧等宝贵性能,使硅橡胶能够成功地用于其他橡胶之无效的场合。
利用硅橡胶热硫化粘接技术,用硅橡胶与金属材料制成的复合元件,如各种形式的阻尼器和阻尼装置已经成为航天、航空、船舶以及其他现代高科技领域中必不可少的减震降噪装置。
然而,由于硅橡胶自身表面湿润性和粘接性能差[2],不锈钢表面能低,较难与硅橡胶粘接,直接影响到这类要求苛刻的阻尼器可靠性和使用寿命。
因此,如何提高硅橡胶与不锈钢的粘接强度,一直是这个研究领域中人们长期极为关注的重要研究课题。
本文旨在探讨配方因素诸如生胶牌号、交联剂、补强剂、结构控制剂和硅烷偶联剂等对甲基乙烯基硅橡胶与不锈钢在热硫化粘接中对粘接抗拉强度的影响作用,为研究硅橡胶与不锈钢粘接技术提供参考。
1 实验部分1 1 主要原材料生胶:甲基乙烯基硅橡胶,型号110-2,相对分子质量55 104,晨光化工院产品;吉化公司产品;上海树脂厂产品;江西星火厂产品。
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表面处理方法和粘接剂种类对钛网-硅橡胶90°剥离粘接强度的影响赵亮;臧妍妍;李卿【摘要】目的:探讨表面处理方法和粘接剂种类对钛网-硅橡胶90°剥离粘接强度的影响.方法:钛网表面分别选用打磨、打磨+喷砂、打磨+喷砂+ Permabond POP 的表面处理方式,粘接剂选用Permabond 731、Permabond 4C 10两种,参照GB/T 7760-2003测定钛网和硅橡胶之间的90°剥离粘接强度,并采用光学显微镜观察粘接界面的破坏类型.结果:不同表面处理组间有显著性差异(P<0.05),C组(2.41±0.22N/m)显著高于B组(1.27±0.18kN/m)和A组(0.61±0.05 kN/m);F组(3.36±0.34kN/m)显著高于E组(1.84±0.20kN/m)和D组(0.79±0.10kN/m).两种粘结剂组间剥离粘接强度具有统计学差异,Permabond 4C 10剥离粘接强度显著高于Permabond 731 (P< 0.05).同时,粘结剂种类和表面处理方法间有交互效应(P<0.05),表面喷砂联合使用Permabond POP底涂剂后,采用Permabond 4C 10粘接的试件组剥离粘接强度最大.剥离粘接强度测试试样破坏模式A组到F组试样内聚破坏率依次为0%,0%,20%,0%,0%,60%.结论:表面处理方法和粘接剂种类都是钛网与硅橡胶之间的90°剥离粘接强度的相关因素.打磨、喷砂和底涂剂联合使用是一种更有效的表面处理方式.Permabond 4C 10的粘接性能优于Permabond 731.【期刊名称】《口腔颌面修复学杂志》【年(卷),期】2015(016)006【总页数】5页(P354-358)【关键词】硅橡胶;钛网;剥离粘接强度【作者】赵亮;臧妍妍;李卿【作者单位】航空总医院口腔科北京 100012;武装警察部队北京指挥学院门诊部北京100012;航空总医院口腔科北京 100012【正文语种】中文【中图分类】R783.3钛合金网也因其质轻、比强度高、生物相容性好而广泛应用于颅颌面部修复。
随着颌面部缺损赝复技术的飞速发展[1],采用钛网作为内部支架,其外被覆硅橡胶材料,运用CAD/CAM和快速成形技术对缺损部位精确复模,已经出现了一种质轻、固位好、与缺损腔高度密合的中空式赝复体,具有良好的应用前景。
然而,钛网是一种多孔的网状板层结构,其中空结构将导致与硅橡胶之间结合困难,尤其是复杂缺损时特殊的立体钛网结构。
而硅橡胶和钛网都是表面能低的物质,两者之间的粘接界面容易发生相互分离,导致赝复体变形,进一步出现赝复体边缘剥脱、固位不良等问题。
本研究拟对表面处理方法和粘接剂种类对钛网-硅橡胶90°剥离粘接强度的影响进行分析,为临床正确选择提供参考依据。
1.1 实验材料及设备 MDX 4-4210医用双组份室温固化型硅橡胶、Q7-9180硅油稀释剂(Dow Com ing,美国);Ti-6A 1-4V钛合金(Bunting,英国)(钛合金成分组成见表1,委托深圳万智机械设备有限公司加工);Permabond POP底涂剂、Permabond 731粘接剂、Permabond 4C10(Permabond,德国);AUW 220D 电子分析天平(岛津,日本);耐水砂纸(宁波北仑先锋磨料模具厂,中国);IX71荧光倒置显微镜(Olym pus,日本);万能材料试验机(AGS-5 KNG,Shimadzu,日本);定制的聚四氟乙烯模具(东莞和翔精密模具有限公司);G5833双笔式喷砂机(天津精工医疗设备有限公司);DL1800E超声振荡器(上海五相仪器仪表有限公司)。
1.2 实验方法1.2.1 硅橡胶的制备天平称取适量MDX 4-4210硅橡胶基质,用Q7-9180硅油稀释剂稀释后在室温下通过磁力搅拌器搅拌10m in(转速300rpm);然后将MDX 4-4210硅橡胶固化剂加入混合物中继续搅拌10m in(转速800rpm)。
硅橡胶基质与稀释剂的总质量比为1∶1,硅橡胶基质与硅橡胶固化剂的质量比参照厂商提供为10∶1。
随后将混合物倒入聚四氟乙烯模具(见图1),抽真空30m in。
然后将模具于25℃静置4h以使稀释剂缓慢挥发,避免气泡产生。
再将模具放入60℃烘箱加速固化2h。
将固化后的硅橡胶从模具中取出备用。
剥离粘接强度测试用的硅橡胶试件长度为125±0.5mm,宽度25.0±0.2mm,厚度6.0±0.1mm。
1.2.2 钛网的制备制备网孔直径4.0± 0.1mm,长度60.0±0.2mm,宽度25.0±0.2mm,厚度2.0±0.1mm,孔隙均匀分布(见图2),共30块,完全随机分为6组(n=5)。
1.2.3 90°剥离粘接强度测试试样制备按钛网表面不同处理方法及粘接剂种类分为A至F组,实验分组情况见表2。
钛网表面打磨方法:钛网粘接面用SiC水砂纸依次从240目、280目、320目、360目、400目沿同一方向对钛网进行打磨,然后用高压气枪将打磨面彻底清洁、吹干。
喷砂条件:60#(约250μm-300μm)氧化铝进行喷砂,压力≥0.4MPa,持续15s,喷嘴离试件表面约5mm,角度为90°。
喷砂后试件丙酮超声清洗5m in,无油压缩空气吹干。
Permabond POP底涂剂按厂商要求采用4号毛笔于钛网粘接面均匀涂布,Permabond731及Permabond 4C10粘接剂采用玻璃棒滚涂方式在粘接面涂布。
参照GB/T 7760-2003[2],对钛网表面处理后,将硅橡胶条逐步叠合在处理好的钛网粘接面上。
粘接从钛网一端开始,钛网两端各有一用压敏胶粘带隔离的隔离区,中间区域为粘接区域(见图3,图4)。
试样的粘接长度为25.0±0.5mm,宽度为25.0±0.1mm。
1.2.4 90°剥离粘接强度测试在温度23± 2℃,相对湿度60%-70%的环境下,先用锋利的刀片把橡胶从钛网上剥下1.5mm,把试样对称的装入万能材料试验机的固定装置中,试样剥离面朝向实验者。
然后把橡胶的剥离端装入夹具中,调整测力计和记录系统的零点,以清除由于试样质量给拉力机施加的负荷,并调整拉力机运动夹持器的运动速度到50±5mm/m in。
开动试验机,让试样的剥离端沿预剥口继续进行自由分离,直至试样完全被分离,记录最大剥离力,并在光学显微镜下观察粘接面的破坏类型。
剥离粘接强度(σ)按如下公式计算:式中:σ——剥离粘接强度,kN/m;F——最大剥离力,N;b——试样宽度,mm。
1.3 统计学分析应用SPSS 13.0软件对各组数据进行析因设计方差分析以及样本均数两两比较的q检验(Newman-Keuls法),检验水准α=0.05。
6组试件90°剥离粘接强度数值见表3,不同粘接剂种类和不同表面处理方式的析因方差分析见表4。
经析因方差分析得出结论:不同表面处理组间有显著性差异(P <0.05),C组显著高于B组和A组;F组显著高于E组和D组;2种粘接剂组间剥离粘接强度具有统计学差异(P<0.05),Permabond 4C10剥离粘接强度显著高于Permabond 731(P<0.05)。
同时,粘接剂种类和表面处理方法间有交互效应(P<0.05),表面喷砂联合使用Permabond POP后采用Permabond 4C10粘接,剥离粘接强度值最大。
剥离粘接强度测试试样破坏模式见图5。
A组到F组的内聚破坏率依次为0%,0%,20%,0%,0%,60%。
临床上常见的赝复体通常为实心结构。
要解决实心结构密度大,质量重所导致的固位力不足等问题,可考虑采用中空的内部支架结构。
采用钛网支架能减轻赝复体质量,利于赝复体固位,以获得良好的修复效果。
但由于硅橡胶和钛网各自的特殊性质,二者之间缺乏有效的结合,外覆硅橡胶易从钛网支架上剥脱,极大的影响了赝复体的制作和使用效果。
粘接强度是指粘接接头单位面积上所承受的最大破坏力,根据用力方式不同,其表示方法也有所不同。
粘接接头所受的作用力分为拉伸、剪切、撕裂、剥离四种基本类型,相应的粘接强度也可表示为拉伸强度、剪切强度、撕裂强度和剥离粘接强度。
目前金属与硅橡胶之间的粘接强度可通过拉伸粘接强度,剪切粘接强度和剥离粘接强度进行检测。
硅橡胶和钛合金都属于低表面能的材料,其表面难于形成良好的润湿效果,不利于粘接的形成。
因为硅橡胶中聚二甲基硅氧烷的分子链呈螺旋卷曲状,在螺旋体的外层围绕着许多甲基,对Si-O键的极性起着屏蔽效应,使整个分子呈非极性,因而硅橡胶对各种金属粘接强度均较薄弱。
多位学者已研究证实硅橡胶与钛网是相差较大的异质材料,其化学结构相差巨大,不经过处理很难粘接在一起[3,4]。
目前增加硅橡胶与金属之间粘接性能的方法主要是通过:(1)利用偶联剂对金属表面进行处理后使用粘接剂;(2)采用掺入法,在硅橡胶中加入粘合组分,使硅橡胶获得粘接性;(3)改变聚硅氧烷分子链结构使硅橡胶本身具有粘接性[5]。
目前粘接剂的冷粘接法是实现金属与橡胶粘接的最广泛和有效的方法,即在金属表面涂布粘接剂后,与固化好的硅橡胶进行相互粘接。
也有研究认为钛网表面进行硅烷化处理是一种有效的方法,同时采用丙烯酸酯类或复合树脂基类粘接剂,具有一定的粘接效果[6]。
此外,多数学者研究认为金属表面喷砂是一种有效的处理方式,可以提高金属材料与其它材料的粘接强度[7-9]。
因此,本实验选取了两种均属于氰基丙烯酸酯类的医用粘接剂Perm abond 731和Permabond 4C10,具有黏合速度快,密封效果好,使用方便等特点,并采用打磨、喷砂和底涂剂单独使用或联合使用的三种表面处理方式,对钛网与硅橡胶之间的90°剥离粘接强度进行对比分析。
测试结果显示,90°剥离粘接强度均在2MPa以上,提示两种粘接剂均能实现钛网与硅橡胶间良好的粘接。
考虑原因为,本实验中所用Permabond 4C10和Perm abond 731均可通过与被粘材料表面的微量湿气反应而固化。
在粘接过程中,粘接剂单体结构中的碳原子位置上的极性基团(-CN和-COOR)产生诱导效应,使碳原子具有强吸电性遇到亲核性弱的物质迅速发生阴离子聚合,降低双键电子云密度,形成聚合体多极性中心,不仅能与钛网表面的氧化层发生反应,而且还能与橡胶部分氧化生成的羟基及醛基发生反应,形成化学键获得良好的粘接效果[10]。
同时,该粘接剂流动性好,能和硅橡胶和钛网形成很好的润湿,有利于提高其粘接强度[11]。