结构胶黏剂在复合材料粘接中的应用优势

最新的行业趋势显示，随着复合材料制造工艺的不断进步，成本逐步降低，在运输、工业和其它许多市场的复合材料使用量正不断提升。复合材料被广泛应用于各种领域，以降低重量、提高耐候性、增进美感、优化设计方案并提高刚度重量比。

结构胶黏剂（例如环氧树脂、丙烯酸树脂和聚氨酯）的特点让设计师无需使用机械紧固件、铆钉或焊接，也能够创造出符合结构强度要求的产品。此外，结构胶黏剂可以很好地应用于包括塑料、金属和复合材料在内的多种基材，同时保持高性能。甚至在以前必须用机械连接或热焊接方式连接的热塑性聚烯烃 (TPO)、聚丙烯 (PP) 和聚乙烯（例如 HDPE）等低表面能 (LSE) 塑料现在也可使用特种结构胶黏剂粘接。

虽然大部分基材表面均可使用机械连接方式（例如夹子、螺丝等）接合复合材料或混合材料，但这种连接方式需要额外的步骤来塑造或者打造附加装置。这可能会导致应力集中，从而导致塑料破裂和过早损坏。另外，在复合材料中钻孔还会导致基体和增强纤维中出现断点，从而降低材料强度。所有的机械连接方法都会导致重量增加，而且影响材料美感。对于某些复合材料，常见的替代方法是热焊接和摩擦焊接。但是，这些焊接方法需要特殊的工具并耗费很多能量，而且可处理的形状和基材组合有限。

除了形成强大的粘接力，结构胶黏剂还可以降低总体成本，并提高产品耐用性；其重量通常轻于机械紧固件。耐用性提高是因为胶黏剂在整个粘接区域能均匀分散应力，而机械紧固件、铆钉和点焊会造成应力集中，导致基材中出现弱点。此外，使用胶黏剂在提供高粘结强度的同时，还可以对整个粘接区域实现密封。

胶黏剂粘接的另一大优势是简便，相对于传统的机械方法，胶黏剂可以将不同的材料结合起来。例如，结构胶黏剂可以防止不同金属之间的电解腐蚀。最后，胶接接合面比机械紧固件显得更整洁，因而让产品构造更美观而且更高效，无需额外的修整工作。因此，胶接堪称是新一代工程复合材料和塑料的最佳接合方案。

选择合适的胶黏剂以实现性能最优化

想要有效设计胶接面，工程师需要了解粘接部件与胶黏剂的若干关键的材料特性。这些特性包括：拉伸强度、模量、断裂延伸率、搭接剪切强度、剥离、热膨胀系数和玻璃化温度等。例如，由于纤维增强复合材料和金属的热膨胀系数不同，可导致粘接位置承受意外载荷，使两者之间的粘接提早失效；如果预计在最终用途中会出现温度变化，应做好适应性调节。

结构胶黏剂有三大系列：丙烯酸酯 (MMA)、聚氨酯 (PU) 和环氧树脂 (EP)。所有胶黏剂系列的产品可能在固化速度、最终强度和可延伸性上显著不同。由于每个系列的化学成分和一般物理特性都不同，因此每个胶黏剂系列都具有适用于特定基材类别或载荷状态的一些特性。

要使粘接设计达到最优效果，务必要充分了解影响胶黏剂表现的因素，以便快速确定一组正确的候选胶黏剂，从而执行后续的测试和原型制作。与能够提供数据和技术帮助的胶黏剂制造商合作是推进复合材料粘接的最实惠的方法。