作者：罗来康 主编
出版社：化学工业出版社
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粘接工程技术及应用实例试读：
前言
随着科学技术的发展，粘接不再是传统意义上的粘接，关于粘接大量实践活动已表明，只有掌握多学科的知识，才能解决各种复杂的粘接问题，粘接学科已成为与有机化学、无机化学、表面物理化学、结构化学、量子化学、胶体化学、分析化学、电化学、断裂力学、表面处理学、无损检测学、工程力学、材料学、工程制图、电镀学、热处理学、纳米科学、生物工程学、机械工程学、环境保护学、真空科学、电子学、光学、核技术及计算机技术等几十门学科和技术有千丝万缕联系的一门多学科的边缘学科，也是一门新的交叉学科，在科研生产领域中占据了越来越重要的地位。
胶黏剂和粘接技术是粘接这门学科的基础。有人形象地把胶黏剂比喻成面粉，而把与胶黏剂相匹配的粘接技术比喻成面粉加工技术。 面粉与面粉加工技术、胶黏剂与粘接技术都是相辅相成的两个方面。没有面粉加工技术，面粉的用途和价值就会大大减少，因为没有面粉加工技术，面粉就不能变成美味可口、品种繁多的面食，面粉的市场份额也会大大减少。可想而知，如果仅有各种性能优异的胶黏剂，而没有配套的粘接技术，胶黏剂也就不可能发挥应有的作用。许多专家还认为，粘接技术是高技术领域的关键技术，并成为发展复合材料和智能材料的基础，是关键的一环。
胶黏剂已成为材料工业的重要支柱，是经济建设中不可缺少的重要材料。国际上有的专家甚至还认为，胶黏剂的产量是反映一个国家工业发达情况的晴雨表，粘接技术水平的高低影响着一个国家的科技发展水平。
学科的创新、交叉融合是技术进步的一种必然。粘接工程技术是在跨学科、跨专业、跨领域、跨行业的交叉点上生长起来的一种技术，是粘接学科中新兴的重要分支。在许多领域，粘接工程技术不仅能解决焊接、铆接、螺纹连接、过盈配合和一般粘接技术及特种粘接技术不容易或不能解决的连接与密封问题，还能解决热处理、表面处理、防火、防水、防腐、防漏、建筑、维修等工程领域不能够解决或不容易解决的技术难题。
本书不仅阐述了粘接工程技术的实质及相关知识，而且着重选择了一些有代表性的应用实例做了较详细的介绍。笔者将粘接的一些实际经验融贯其中，希望能给读者带来一点点启迪和补益。
本书在编著过程中参阅和引用了许多专家、科技人员的专著、论文，在此向各位作者表示真挚的谢意！
本书得到卢秉恒院士、石功奇博士（英国焊接研究所副所长）、惠州技师学院有关专家及领导、国家高技能人才培训基地建设项目成果系列教材编委会和许多良师益友的指教和帮助，李国辉、尹耀康、梁炜键、李云开、董精梅、罗天亿等同志在校稿、打印及查对资料等方面付出了辛勤的劳动，在此一并表示衷心的感谢！
由于水平有限，书中疏漏在所难免，恳请读者多多指正。罗来康 2019年1月于惠州第1章 概论1.1 粘接的主要特点
粘接是借助胶黏剂在被粘物表面上所产生的黏合力，将被粘物连接在一起的现象。粘接现象很早就被人类所发现、所利用。虽然粘接的历史很悠久，但是粘接成为科学研究的对象也仅仅是近几十年的事。
说到焊接、铆接、螺纹连接以及用线缝、打钉子、过盈配合等传统的连接方式，人们都比较熟悉，因为这些传统的连接方式， 在现代科学、生产实践和人们日常生活中，几乎成了必不可少的环节。而说到别具一格的粘接，有些人也许不太了解，因为粘接是近代被人们重新认识、重点研究和开发应用的具有独特风格的新技术。事实证明：粘接技术不仅已渗透到各行各业，而且还能解决上述许多传统技术不容易或者不能够解决的技术难题。
可见，粘接技术是许多传统技术无可比拟的，是更先进、更科学、更实用的新技术，应大力推广，使其在人们的日常生活和国民经济的发展中发挥重要作用。这就需要对粘接的特点进行认真的研究和了解，以便更正确、更有效地使用粘接技术、特种粘接技术、粘接工程技术去解决各种实际问题，收到最佳的效果。
概括起来，粘接的主要特点如下。1.1.1 可减轻构件重量
说到“可减轻构件重量”这个特点，其意义重大。 对任何一个物体，人们一般都希望它是小巧玲珑的。 小，美观大方；小，节省材料，节省工时，可降低造价。特别是在航天、航空、航海领域，减轻构件重量尤其重要。曾几何时，美国的宇航专家就向全世界呼吁：“ 谁能想办法让航天飞行器（如火箭、导弹、飞船、人造卫星等）减少1kg的重量，那么将可节省3万美元的开支。”据说，英国“大黄蜂”轰炸机在制造时，由于用粘接取代了部分焊接、铆接工艺，飞机重量大大减轻，也就是说该飞机的运载能力、飞行能力都得到了很大的改进和提高。1.1.2 可简化机械加工工艺，降低制作成本“可简化机械加工工艺，降低制作成本”，这也是非常有特色的。有些专家曾经说过： “中国并不是没有钢材，因为中国的钢材大部分都被机床吃掉了（指机械切削加工）。”翻砂铸造和精密铸造固然是人们用来简化机械加工工艺的新途径，然而比起用粘接的方法来简化机械加工工艺，还是稍有逊色。尤其是采取定位粘接组合新工艺，可大大简化机械加工工艺，节省加工时间，降低制作成本。有人曾经对某一军工产品进行比较，以粘接代替螺纹连接，其结果是加工工序减少了一半，加工时间减少了85%，制作成本降低了60%。1.1.3 容易连接许多异种材料和异形材料
许多异种材料和异形材料是很难用传统的连接工艺进行连接的。 比如黄铜板和玻璃板、钢板和木板、1mm厚的铝合金板和20mm厚的不锈钢板之间的连接等，若用焊接工艺几乎不可能完成，用铆接方法也很难达到使用效果，采用粘接是最佳选择。1.1.4 粘接表面光滑，可提高气动性能，可分散应力
粘接表面光滑，可提高气动性能，增加其流线性和流畅性，减少物体表面与气流相对运动时的阻力，使应力分散，也可理解为减少相互间的摩擦力。物体在做相对运动时，减少和克服阻力具有相当大的意义。飞机、快艇乃至导弹、飞船等的外壳有很多是焊接、铆接的，而焊接、铆接处的气动性是无法和粘接处的气动性相媲美的。1.1.5 胶黏剂密封性能良好，可简化密封结构
密封胶是一种简便、可靠的密封结构材料，其由于结构简単、极易操作、密封性能良好而被人们广泛接受。 过去生产的汽车、机械设备无论在哪里停放一阵子，地上就会留下点点片片的油迹，其实就是各部位密封结构不合理、密封性能差所致。 采用密封胶后，密封防漏问题才真正得以解决。在许多情况下，需要产生连接、密封两种效果，选用粘接则可一举两得。1.1.6 省工、省料、省时、省能耗
合理地采用粘接技术能达到很好的省工、省料、省时、省能耗效果。当然这并不意味着粘接可以取代所有传统的连接技术，也不意味着在任何场合、任何情形下，粘接都能取得比传统连接技术更好的省工、省料、省时、省能耗效果。比如要将两根钢筋对接起来，采取焊接就比粘接要省工、省料、省时、省能耗。总而言之，要具体问题具体对待，一切从实际出发、一切从效益出发。1.1.7 劳动强度低，且不动火、不用电、节能、无害、安全
由于使用时一般都不动火、不用电，在常温或低温中即可进行粘接。与其他传统的技术相比，具有劳动强度低、节能、安全及无毒害的优点。1.1.8 可解决传统工艺不能或不易解决的技术难题
粘接不仅可以胜任焊接、铆接、螺纹连接、过盈配合等传统连接工艺不易或不能胜任的工作，而且还能解决热处理、表面处理、防腐、防火、防水以及设备、汽车、桥梁、堤坝、家电、家具、房屋、建筑物维修等许多传统工艺和行业不能或不易解决的技术难题。这种特点应归功于特种胶黏剂、特种粘接技术和粘接工程技术。 比如，采用笔者发明的 W-I型热处理保护胶纸（获国家发明奖），不但可以取代用于防渗碳的镀铜表面处理工艺，而且还克服了被镀铜物件难以避免的氢脆问题。所谓氢脆问题，是指镀件在电解槽中挂在阴极电镀时，由于氢离子渗透和游离集中作用，镀件容易变脆，乃至出现断裂的现象。将笔者发明的 WKT特种胶黏剂（一种无机胶黏剂）与W-I型热处理保护胶纸配合使用，就可以起到电镀铜层的作用， 即可在各种渗碳、渗氮等化学热处理工艺中获得比铜层还要好的防止渗碳、渗氮的效果。这种贴胶纸的方法极其简便，不用电、不用复杂的电镀设备及相关装置，甚至不必把被粘贴表面的油污清洗干净， 均可获得良好的防渗效果。 不仅使工效提高15倍以上，还可以解决镀铜法不能解决的一些几何形状较复杂的防渗碳（氮）工件的防渗问题。
W-I型热处理保护胶纸具有良好的防火隔热效果。 将它粘贴在木材上，木材就燃烧不起来。广东省消防产品检测中心曾用1260℃的火焰喷烧贴有该胶纸的木板，足足烧了两个多小时，木板还是没烧着，木板背火面的温度未超过83℃。
W-I型热处理保护胶纸还能较好地解决防淬火、防淬裂的难题。
胶黏剂虽然有很多优点，但也存在粘接强度不够大、耐温不够理想、易老化等不足。任何事物都具有两重性，优点和缺点在一定条件下是可以互相转化的。相同一件事，同样一个特点，在某种场合下被视为优点，而在另外一个场合中，也许就表现为缺点了。 在粘接实践活动中，经常会遇到这种情况，比如说，粘接强度大一般都被认为是“优点”，但是在周期性粘接工艺中，在某些特定粘接环境里，粘接强度大反而成了缺点。粘接强度大，造成拆卸困难；粘接强度大，要格外付出劳动和代价，才能达到预期的自动松脱（脱落）的粘接效果。正确地理解、对待粘接的特点，会帮助人们更好地扬长避短，更好地发挥效益。1.2 粘接原理
研究粘接原理的目的在于揭示粘接现象的本质，探索粘接过程的规律，解答为什么能够粘接、为什么粘接力有大小之别、为什么有的被粘物粘不住而经过一些特殊处理后粘住了等问题，从而指导人们如何去解释粘接现象，如何去研究胶黏剂和粘接技术及其推广应用，进而使粘接科学不断深入发展。
粘接过程是一个复杂的物理、化学过程。粘接力的产生取决于胶黏剂自身的特性、胶黏剂与被粘物表面的状态、 粘接过程中的各种工艺条件。
所谓粘接强度，就是粘接处单位面积上的粘接力。由此可知，粘接强度和粘接力成正比，人们所评价的粘接强度的好坏，实际上就是对粘接力的评价，粘接力的单位为牛顿（N），而粘接强度的单位为兆帕（MPa），每平方毫米面积上产生1N的粘接力，即1MPa（N/2mm）。1.2.1 吸附理论
粘接作用是胶黏剂与被粘物分子在粘接界面处相互产生吸附作用的黏合现象，这种吸附力是物理吸附力和化学吸附力共同作用的结果。物理吸附力，是由分子之间的相互作用力即次价键力引起的；化学吸附力，是由原子之间的相互作用力即主价键力引起的。这种理论只能解释反应型胶黏剂品种，不能解释没有化学反应的胶黏剂。如果胶黏剂与被粘物分子之间不能产生化学反应，就得不到牢固的化学结合力。1.2.2 机械结合理论
这种理论的实质是借用摩擦学中的凹凸原理来解释粘接现象。当液体状态的胶黏剂流入并填满凹凸不平的被粘物粘接表面后，待胶层固化，胶黏剂与被粘物便通过表面凹凸间的相互咬合而连接，就像轮船的铁锚抛在江河底部的沙泥中一样。要破坏这种咬合力的连接，就必须施以一定的外力，这种外力的反作用力就表现为粘接力。
这种理论还可以解释在单位面积上，凹凸面比光滑面更能增加粘接强度，即凹凸面比光滑面大大增加实际的粘接面积，增加粘接力。
根据这种理论，人们在设计内聚力较大的、硬度较大的、黏度较高的胶黏剂的粘接工艺时，宜将被粘物被粘接表面处理得粗糙些，保证其表面有足够的凹凸度，从而得到较大的粘接强度；反之，则可设计出较小的粘接强度。
这种理论不能解释非多孔性的、表面十分光滑的被粘物（如玻璃等）的粘接原理，更无法解释由于材料表面化学性能变化和产生化学反应而形成的粘接现象。1.2.3 相互扩散理论
该理论首先是由苏联的科学家提出来的，当胶黏剂粘涂在被粘物表面时，如果被粘物表面是可以被胶黏剂相容、相亲的高分子材料，尽管相互之间不会发生化学反应，但是分子之间会相互扩散，穿越相互的界线交织在一起，形成一种结合力，即粘接力。这种理论只能解释与胶黏剂能相容、相亲的链状高分子材料的粘接现象。1.2.4 静电吸引理论
该理论认为，每一种物质都存在不同的电位，当两种不同电位的物质相互接触时，都会产生像电容器一样的正负双电层，胶黏剂与被粘物之间也是由于这种正负静电引力作用而相互粘接在一起的。许多学者对此理论提出了反对意见。他们认为这种理论未能揭露粘接作用的本质。按照静电吸引理论，世界上有许多非极性物质相互之间由于不能形成双电层，就不能产生粘接力或者只有很小的粘接力，然而，事实上，许多非极性物质之间都可进行粘接，而且还可获得很大的粘接力。1.2.5 极性理论
这种理论认为，黏合作用与胶黏剂和被粘物的极性有关系。对于极性材料要选用极性胶黏剂才能产生粘接力；对于非极性材料要用非极性胶黏剂才能产生粘接力。显然，这种粘接理论也是不全面的。事实上，一些极性材料与非极性材料之间，用非极性胶黏剂或用极性胶黏剂，通过一些粘接技术均可获得粘接力。1.2.6 弱界面层理论
一些科学家对粘接接头破坏的情况进行分析，认为胶黏剂胶层与被粘接表面间会形成一个弱界面层，这个弱界面层会影响粘接力。 如果这个弱界面层较厚，产生的粘接力就较小；如果这个弱界面层较薄，或者能除去这个弱界面层，就会产生较大的粘接力。
上述各种理论都能揭示一些粘接现象的本质，但是都不能全面地解释所有的粘接现象。 有不少专家学者试图寻找一种十分完善的粘接理论来对上述理论进行统一，这其实是不太可能的事，因为粘接这门学科与其他学科不太一样，是一门多学科的交叉学科，尤其是胶黏剂的组成千差万别，产生粘接力的原因也很多，影响粘接力产生的因素也很多，因此更难用某一种理论对粘接原理进行圆满的解释。 不过，上述理论的简介对粘接工作人员还是很有参考价值的。
编者认为，不同的胶黏剂具有不同的性能，组织结构也是不同的。 我们只要认真地、科学地、耐心地去寻找、去研究，就不难发现胶的性能取决于其胶相结构。 也就是说，人们用不同的配方、工艺可以获得不同胶相结构的胶黏剂，从而获得了不同的性能。
目前，采用纳米材料来研制新的胶黏剂，已经取得了许多引人注目的进展。 纳米材料的介入，使许多胶黏剂的性能产生了突变，有的是使胶黏剂的粘接强度成倍地增加，有的是使胶黏剂的耐温性、耐磨性、耐腐性、耐候性、老化性得到显著提高；还有的是使胶黏剂的压缩强度得到大大提高。 用“纳米材料”提高胶黏剂性能的实质，是纳米材料可以进入胶黏剂材料的分子内，改变胶黏剂的组织结构，自然使胶黏剂呈现出不同的相（形）貌，出现与原来加合性质不同的结构性质，这样一来，一种新的胶黏剂就诞生了。
综上所述，根据胶相学的原理，人们可以设计制造出各种性能、各种用途的胶黏剂，与此同时，将大大促进粘接科学事业的发展。第2章 胶黏剂
什么样的物质叫胶黏剂？目前还没有统一的认识，甚至还有胶合剂、黏合剂、胶接剂、接着剂、粘接剂、黏胶剂、黏着剂、胶水、胶等不同的命名。其实，这些表达方式上的分歧，并不影响粘接这门学科的应用和发展，这种现状正反映出与任何一门新学科一样， 新的东西在发展过程中总会存在较多的不同命名、不同认识的争鸣。
为了统一认识，以便规范化、标准化，更好地促进我国粘接事业的发展，国家标准GB/T 2943—2008对一些术语做了如下定义：通过物理或化学作用，能使被粘物结合在一起的材料叫胶黏剂；黏合又称黏附，是指两个表面依靠化学力、物理力或两者兼有的力使之结合在一起的过程；被粘物是指通过胶黏剂而连接起来的固体材料。
随着科技与经济的发展，胶黏剂的用途越来越广，主要包括以下几个方面：各种材料的粘接、组合；各种设施的密封或绝缘；设施的维护修理；材料、设施的防护；热处理、表面处理等领域的特殊用途，如防电镀、防渗碳、防渗氮、防碳氮共渗、防淬火、防淬裂及取代传统工艺的粘接等；防火、防水、防腐、防漏等工程的粘接。2.1 胶黏剂的分类及主要特点2.1.1 胶黏剂的分类（1）按粘接强度的大小 分为结构胶和非结构胶。结构胶是指粘接强度大、能承受较大载荷甚至超过被粘接材料本身强度的胶黏剂；非结构胶是指仅具有一般粘接强度，不能承受较大载荷的胶黏剂。（2）按胶黏剂物理形态 分为胶液、胶乳、胶膜、胶块、胶粒、胶片、胶棒、胶粉、胶带等。（3）按功能 分为导电胶、导磁胶、光学胶、耐高温胶、耐低温胶、密封胶、堵漏胶、防渗胶、绝缘胶、防磁胶、防火胶、防辐射胶、防淬裂胶等。（4）按工艺特点 分为室温固化型、加温固化型、吸湿固化型、热敏型、光敏型、压敏型、厌氧型等。（5）按最终组分 分为单组分胶、双组分胶和多组分胶。（6）按胶黏剂的组成 分为有机胶黏剂和无机胶黏剂两大类。有机胶黏剂分为天然有机胶黏剂（如天然动物胶、植物胶）和合成有机胶黏剂（如合成树脂类、合成橡胶类、聚氨酯类、丙烯酸类等数十种类型）；无机胶黏剂也分天然无机胶黏剂和合成无机胶黏剂。（7）按主要黏料和特性 大致分为以下七大类： 动物胶；植物胶；无机物及矿物胶；合成弹性体胶；合成热塑性材料胶；合成热固性材料胶；热固性、热塑性材料与弹性体复合胶。2.1.2 有机胶黏剂、无机胶黏剂和特种胶黏剂（1）有机胶黏剂 有机胶黏剂是由有机物质组成的，可分为天然系列和合成系列两大类，主要特点如下。
① 品种多、性能强、用途广。
② 耐高、低温性差（耐高温一般小于250℃）。
③ 耐火性差（一般遇火都可燃烧）。
④ 耐候性差，易老化，使用寿命短。
⑤ 有些成分有害，有污染。
其中，有机胶黏剂天然系列主要包括：淀粉系（淀粉、糊精等）；蛋白质系（大豆蛋白、酪素、骨胶、虫胶、鱼胶等） ；天然树脂系（松香、树脂胶、单宁、木质素胶等） ；天然橡胶系（乳胶、橡胶液等）。
合成系列主要包括树脂型、橡胶型、复合型。
① 树脂型胶黏剂又分为热塑性树脂胶黏剂和热固性树脂胶黏剂。
a.热塑性树脂胶黏剂有聚乙烯醇、聚乙烯醇缩醛、聚乙酸乙烯类、聚丙烯酸类、聚酰胺、聚乙烯类、聚氨酯、饱和聚酯、聚氯乙烯类、纤维素类等。
b.热固性树脂胶黏剂以蜜胺树脂、酚醛树脂、糠醛树脂、脲醛树脂、环氧树脂、间苯二酚甲醛树脂、不饱和聚酯、聚异氰酸酯、聚苯并咪唑、聚酰亚胺等为基体。
② 橡胶型胶黏剂以氯丁橡胶、丁腈橡胶、丁苯橡胶、丁基橡胶、聚硫橡胶、有机硅橡胶、羧基橡胶、热塑性橡胶、聚氨酯橡胶、氟橡胶等为基体。
③ 复合型胶黏剂包括酚醛-聚乙烯醇缩醛胶黏剂、酚醛-氯丁橡胶胶黏剂、酚醛-丁腈橡胶胶黏剂、环氧-丁腈橡胶胶黏剂、环氧-聚酰胺胶黏剂、环氧-氯丁橡胶胶黏剂、环氧-酚醛胶黏剂、环氧-聚氨酯胶黏剂等。（2）无机胶黏剂 无机胶黏剂是由无机物质组成的，主要特点如下。
① 不燃烧，耐火，安全。
② 耐高、低温性好（范围为－200～6000℃）。
③ 耐候性好，耐久，使用寿命长。
④ 坚硬，耐磨，用途广。
⑤ 绝大多数成分无毒害、无污染。
无机胶黏剂可分为天然系列和合成系列两大类。
① 天然系列中主要有黏土、瓷土、白泥、高岭土等。这些天然无机胶的溶剂主要是水或者无机盐液。
② 合成系列中主要有硅酸盐型（水玻璃、硅酸盐水泥等）、磷酸盐型（磷酸-氧化铜基、磷酸-氧化铝基等）、硼酸盐型（低熔点玻璃基、硼酸基等）、硫酸盐型（石膏基等）、复合盐型（WPP基等）。（3）特种胶黏剂 具有特种性能和用途的胶黏剂叫特种胶黏剂。例如：一般的胶黏剂在有水、有油、有锈、有尘埃的界面上是不能进行粘接或堵漏的，而在带有油、水、锈的情况下进行粘接的胶黏剂叫特种胶黏剂。有的胶黏剂不仅具有粘接功能，而且具有一些特殊功能和用途，如具有导电、导磁等功能或者能取代电镀、化学热处理等工艺的用途。
特种胶黏剂可由有机材料组成，也可由无机材料组成，还可以由有机材料和无机材料共同组成。低熔点合金热熔胶、溶液型热熔胶、医用专用胶、记忆性胶等许多新型的胶黏剂都属于特种胶黏剂。2.2 胶黏剂的组成
胶黏剂品种繁多，虽然组成不一，但是，不管是由简单成分还是复杂成分组成的胶黏剂，基本上都是以黏料为基料，再配合各种固化剂、增塑剂、稀释剂、补强剂及填料和其他助剂等配制而成，下面对以上组分做简明介绍。2.2.1 黏料
黏料也称为基料或胶料。它是胶黏剂中的主要组分，能起到黏合的作用，有良好的黏附性。作为黏料的物质有很多，有的来自动物， 如血液胶、骨胶、鱼胶等；有的来自植物，如纤维素衍生物、多糖及其衍生物、天然树脂、植物蛋白、天然橡胶等；有的来自无机物及矿物质，如硅酸盐、磷酸盐等；有的来自合成弹性体，如氯丁橡胶、硅橡胶、丁腈橡胶、丁苯橡胶等；有的来自合成热塑性材料，如聚乙烯醇、氰基丙烯酸酯、聚苯乙烯等；有的来自合成热固性材料，如脲醛树脂、酚醛树脂、糠醛树脂、环氧树脂等；有的来自热固性材料与弹性复合材料， 如环氧-丁腈复合材料、酚醛-氯丁复合材料、环氧-酚醛复合材料、环氧-聚氨酯复合材料等。随着科技的进步，金属材料、复合材料、功能材料及其他新型材料也陆续进入黏料之列。2.2.2 固化剂
固化剂又称为硬化剂和熟化剂。固化剂是能够使黏料低分子化合物或线型高分子化合物交联成体型网状结构，成为不溶的坚固胶层的物质。选用固化剂时，要按黏料产生固化反应的特点、形成胶膜的需要（如韧性、强度、硬度等）以及使用时的需求等来确定固化剂的类型及其用量。橡胶中用的固化剂叫作硫化剂。
为了促进固化反应，有时加入促进剂以加速固化速度，也可加入一些物质来减缓固化速度。2.2.3 增塑剂
增塑剂又称增韧剂，它的加入可以增加胶层的柔韧性，提高胶层的耐冲击性，改善胶黏剂的流动性。但是用量过多会使胶层的强度和耐热性能有所降低，通常的用量为黏料的20%左右。增塑剂一般是一种高沸点液体或低熔点固体化合物，与黏料有混容性，往往不参与固化反应，如邻苯二甲酸二丁酯、磷酸三苯酯等。人们往往把参与固化反应的增塑剂称为增韧剂或促进剂。增韧剂大都是黏稠液体，如低分子聚酰胺、聚硫橡胶等，它们也可作为环氧树脂的固化剂，用量可增大至100%。2.2.4 稀释剂
加入稀释剂的作用是降低黏料的黏度，方便施涂，同时还可降低成本、延长胶黏剂使用寿命。稀释剂有两类：一类是活性稀释剂，含有反应性基团，既可降低胶液黏度，又能参与固化反应，进入黏料的网型结构中，因此，克服了因溶剂挥发不彻底而使胶黏剂的性能下降的缺点，如环氧树脂胶黏剂中的环氧丙烷苯基醚等；另一类是非活性稀释剂，大都是惰性溶剂，不参与固化反应，仅起稀释作用，涂胶后挥发掉，如乙醇、丙酮、甲苯等。选用时，对前一类稀释剂应考虑到与黏料有相容性，能与胶液混合均匀；对后一类稀释剂应考虑到溶剂的挥发速度。若挥发速度太快，胶层表面易结成膜，妨碍胶层内部溶剂的逸出，导致胶层中产生气泡；若挥发速度太慢，则在胶层内留有溶剂，从而影响胶接强度。通常采用几种不同沸点的溶剂相混来调节挥发速度。2.2.5 补强剂
补强剂是用来改变物质原子与原子间结合方式的材料。原子与原子间结合方式的变化，导致其组织结构发生变化，从而引起性质的变化。遵循这种规律，我们已经研制了许多这样的材料，当它们以不同的量、不同的添加工艺加入胶黏剂中后，胶黏剂的粘接强度、耐温性、抗老化性、耐酸碱性等性能发生了较大变化，达到了提高补强的效果。因此把能增加胶黏剂粘接强度、耐温性、耐磨性、抗老化性、抗氧性、抗酸性、抗碱性等性能的添加材料称为补强材料。值得一提的是，由于纳米科技的兴起与发展，许多补强剂材料都可进入纳米级这个层次，将引起胶黏剂性能的突变，这也就意味着，许多新性能的胶黏剂会不断产生，胶黏作用越来越大。因此补强剂在胶黏剂组成中将会扮演更重要的角色。2.2.6 填料
填料又称为填充料或填充剂，它的加入可以降低胶黏剂的线膨胀系数，减少固化时的收缩率，改善弹性模量、黏度和抗压性能，改变胶体的密度、可加工性、颜色、磁导率、电导率、透明度、折射率、热导率、介电性能、抗震力和抗冲击力等，同时也有和补强剂相似的功能，即改善耐温、耐磨、耐腐、耐老化性能及调整粘接力，改变粘接强度。此外，一般均可降低胶黏剂的成本，给使用者带来经济效益。
填料的种类按其外形不同一般分为粉末状的、颗粒状的、片状的、纤维状的。粉末状的有石粉、瓷粉、硅藻土粉、滑石粉、石墨粉、玻璃粉、云母粉、石棉粉、金刚砂粉、石英粉、水泥粉、钛白粉、立德粉、尼龙粉、塑料粉、磁粉、金粉、银粉、铁粉、铝粉、铜粉、锌粉、氧化铁红粉、二硫化钼粉等；颗粒状的有石子、砂子、砾石、各种金属颗粒和塑料颗粒等；片状的有棉布、绸布、亚麻布、玻璃纤维布、硅酸铝纤维布、无纺布及纸片等；纤维状的有棉纤维、亚麻纤维、玻璃纤维、岩棉纤维、硅酸铝纤维、碳纤维等。
对填料一般有以下要求：①分散性好；②与黏料亲和性好；③无活性，与胶黏剂中其他成分不发生化学反应；④不含水分和其他有害物质；⑤外形较均匀；⑥来源广，成本低。
填料的种类、外形及添加量对胶黏剂的性能影响较大。填料一般是在使用前加入胶黏剂中，搅拌均匀后便立即使用。添加量一般需根据使用目的，通过模拟试验的方法来确定。
随着纳米材料制造技术的发展，许多填料也可加工成纳米级。如果将纳米级填料按不同的配比和工艺加入胶黏剂中，将会产生许多意想不到的纳米效应。所谓的纳米胶黏剂，主要依靠纳米级的填料来体现相关性能。2.3 胶黏剂的选用
如何正确地选用胶黏剂，是粘接修理工作者必须掌握的基本知识之一。选用胶黏剂不当，不仅收不到良好的粘接效果，还容易导致粘接失败。
选用胶黏剂的基本原则是依据粘接的目的要求、被粘物的性能和胶黏剂特点进行综合评价后，再优而择之。其中最基本的依据，是被粘物材料和胶黏剂要有较好的亲和性。遇到具体问题时，还应根据各方面的实际情况正确地选用胶黏剂，方可达到预期最佳效果。2.4 胶黏剂的使用
胶黏剂的使用方法， 就是使用胶黏剂操作的全过程， 实质上就是粘接技术。
胶黏剂最一般、最简单的使用方法只有两个步骤，即涂胶和黏合。然而，绝大多数粘接应用实例中，用这样简单的使用方法是无济于事的。这样简单的使用方法，解决不了各种复杂的粘接工作，尤其是难以解决高科技含量的粘接工程。从本书第6章介绍的部分实例中， 读者将可获得深刻的体会。
总的来说，不同的胶黏剂有不同的使用方法。换句话说，胶黏剂的使用方法不是千篇一律、 一成不变的。只有下功夫研究胶黏剂的使用方法，不断地改进、创造使用胶黏剂的新方法，才能不断地提高粘接技术水平，才能使胶黏剂发挥应有的作用，才能多、快、好、省地解决更多的粘接问题， 才能创造更大的经济效益。
本书第3章介绍的粘接基本工艺，是粘接修理工作者必须掌握的、使用胶黏剂的最基本方法。第6章中所介绍的胶黏剂的使用方法也都是可借鉴的好方法。应用者不要生搬硬套，应该根据粘接修理中的实际情况， 举一反三， 灵活应用，努力创新，制定出一套切实可行的使用方法，这样才能显示出较高的粘接修理技术水平， 解决更多的修理难题。2.5 胶黏剂的清除
胶黏剂在使用过程中，经常遇到清除的问题。一是为了满足文明施工需求，将施工范围内不需黏附胶黏剂的地方清除掉；二是粘接修理或粘接组合时，需要将被粘物进行重复粘接。“粘接容易，除胶难”，这几乎是所有粘接技术工作者的共同感受。这里讲的除胶难，是指将两个被粘接物粘接后，想要在不损（破）坏被粘接物的情况下，将胶黏剂清除掉，而使被粘物重新分离开。
下面介绍一些基本的胶黏剂的清除方法供大家参考。（1）水基胶黏剂的清除方法 水基胶黏剂是以水为溶剂，一般来说，用清水、热水、碱水都可将这类胶黏剂用擦洗或浸泡法清除掉。（2）有机溶剂型胶黏剂的清除方法 一般用同种、同类溶剂或混合溶剂，通过浸润、溶解的方法进行清除。（3）热塑性和可塑性胶黏剂的清除方法 一般采用刮、铲、磨、擦、熔或同时伴随加温、加热的方法，将这类胶黏剂清除掉。（4）热固性胶黏剂的清除方法 热固性胶黏剂在粘接前一般都呈线型结构，流动性好，加热可软化，还可溶于溶剂，但粘接固化后则呈牢固稳定的网型、链状结构，其粘接力、内聚力和硬度都较大，加热不会再软化，在溶剂中也不会再溶解，因此，很不容易清除。目前较好的办法是击打法、震动法和火烧法，即用冲击力、 震动力和火烧的力量将胶黏剂破坏，从而使被粘物分离， 再用机械法（如铲、刮、磨、削、喷砂等方法）或火烧法将胶黏剂彻底清除。
用化学反应法清除热固性胶黏剂是非常理想的方法。如 WP系列特种无机胶黏剂，可以用1号除胶剂（冷除胶剂）和2号除胶剂（热除胶剂），通过化学反应的方法将其清除，即将黑色的、坚硬的WP胶黏剂变成浅蓝色的、疏松的胶质，很容易清除。2.6 胶黏剂的贮存
胶黏剂都有一定的贮存期。不同的胶黏剂， 因其性能不同， 贮存条件也不同。胶黏剂的贮存期与贮存条件 （如湿度、温度、通风条件等）有密切的关系。为了确保胶黏剂在有效期内性能基本不变， 应该严格控制贮存条件。
对于包装完整、密封良好的胶黏剂， 一般都宜贮存在低温、 阴凉、通风、干燥、清洁卫生处。
对于密封、包装欠佳的胶黏剂 （主要是经常使用后， 剩余的胶黏剂已经不能保证原有的良好的密封、包装质量），应根据胶黏剂的物理化学性能、相互影响（破坏）性及卫生安全、可靠性， 来进行分类、 隔离，保存于干燥、阴凉处。
有些特种胶黏剂， 若对贮存条件有特殊要求，例如对贮存环境的温度（主要是要求低温贮存）、湿度、防振、防压、防火、防光、防倒置等有一定的要求，则一定要按照其要求执行。
现将一些常用胶黏剂的贮存条件介绍如下。（1）环氧树脂类胶黏剂的贮存 该类胶黏剂一般宜贮存于干燥、 阴凉、 通风的室温环境中。其单组分胶黏剂贮存期一般为半年，双组分胶黏剂贮存期一般为1～5年。（2）无机胶黏剂的贮存 该类胶黏剂一般宜密封贮存于通风、干燥处。 该类胶黏剂多半为水性， 贮存处的温度应大于0℃。其单组分胶黏剂宜防潮、防冻。双组分胶黏剂的 A组分一般为粉末状， 贮存时主要注意防潮问题； B组分一般为水性胶液， 贮存时主要注意防冻和密封问题。（3）溶剂型胶黏剂的贮存 该类胶黏剂贮存时， 重点是注意密封好，要常温、避热、避晒、远离火种、有防火措施等。（4）水性胶黏剂的贮存 该类胶黏剂一般宜贮存于温度大于0℃的阴凉处。（5）聚氨酯类胶黏剂的贮存 该类胶黏剂分为多异氰酸酯胶黏剂和聚氨酯胶黏剂。 前者应密封避光低温贮存， 严防水分混入，贮存器皿不能用金属物品，也不能用橡胶或软木塞、盖，否则易引起胶液变质；后者切勿低温贮存，以防凝胶。该类胶黏剂一般为双组分， A组分贮存期一般可达2年；B组分若能避免与水或其他含活泼氢物质接触， 贮存期可达 6～12 个月。（6）氯丁系列胶黏剂的贮存 该系列胶黏剂应密封贮存于室温（5～30℃），应避晒、避热、避火源，其贮存期一般为6 ～12个月。（7）α-氰基丙烯酸酯类胶黏剂的贮存 该类胶黏剂应在密封、干燥、低温、阴凉、避光处贮存。用玻璃材质器皿比用塑料材质器皿的贮存期长，一般为1年。（8）热熔胶类胶黏剂的贮存 该类胶黏剂应在隔热、避光、避晒的室温环境条件下贮存。（9）厌氧胶类胶黏剂的贮存 该类胶黏剂应在避光、阴凉、空气充足处贮存。切勿将该类胶黏剂倒入铁制容器中贮存。包装材料宜选用聚乙烯容器， 但千万别装得太满， 即瓶子上部要留有足够空间的空气， 以免因隔绝空气 （缺氧气） 而聚合变质、失效。（10）乳液类胶黏剂的贮存 该类胶黏剂应在0～40℃的环境中贮存， 特别要防止低温造成冻结破乳、 聚合、 凝胶而失效。（11）丙烯酸酯类胶黏剂的贮存 该类胶黏剂多属双组分胶黏剂。在贮存时，必须将两组分隔离密封，存放于干燥、通风、低温、阴凉处。（12）聚醋酸乙烯乳液类胶黏剂（乳白胶）的贮存 该类胶黏剂贮存时，应避免直接装入钢铁金属容器内，而应该选用塑料、玻璃和陶瓷材质的容器进行包装。宜存放于5～30℃的室温处，要加强防冻举措，一旦结冰，胶液破乳，即失去黏性。该类胶黏剂贮存期一般为1～2年。2.7 胶黏剂的鉴别方法
掌握胶黏剂的鉴别方法对一个粘接科技工作者和粘接技术操作工来讲是十分重要的。通过对胶黏剂的鉴别，能了解胶黏剂的性能和组成，为科技生产活动提供科学数据，为合理地选择胶黏剂和有效地使用胶黏剂找到正确的依据。
鉴别胶黏剂的方法大致分为快速初步鉴别法、化学分析鉴别法和物理化学鉴别法。
随着科学技术的发展，化学分析鉴别法和物理化学鉴别法的水平提高很快，气相色谱、液相色谱、拉曼光谱、红外吸收光谱、紫外吸收光谱、核磁共振谱等分析方法和各种分析仪器的联合作用，使胶黏剂中微量的组成成分都可以鉴别出来。
胶黏剂的快速初步鉴别就是利用一些简单的手段，初步地对胶黏剂做出鉴别。目前比较成熟的、简単易行的快速初步鉴别的方法是燃烧鉴别法。
各种胶黏剂都具有各自的燃烧特性。一般来说，无机胶黏剂具有不燃性，即烧不着，无火焰；而有机胶黏剂是能够燃烧的、有火焰的， 或者是比较难烧着、无火焰、冒黑烟，或者虽然有火焰，但是离开火源后火焰又自熄了。
燃烧鉴别法的关键是观察火焰的色彩，闻其气味，听其声响，最后做出正确判断，才能达到鉴别的目的。具体的操作方法是：用细小玻璃棒挑取一些胶黏剂的试样在酒精灯上点燃，先观其色，听其声，然后闻其味。如果是无机胶黏剂，不燃烧（不炭化），无气味，烧久了会冒白烟，或者胶体变色、变形、发泡。如果是水溶性有机胶黏剂，首先是发生水分蒸发导致爆裂声，然后其有机成分被燃烧，出现不同颜色的火焰特性；如果是含有机溶剂的有机胶黏剂，则发生一次性燃烧，火焰出现特定的色彩，吹熄后可闻到不同的气味。
下面介绍一些胶黏剂的燃烧现象，供鉴别时参考。（1）有机硅树脂胶、氨基树脂胶 烧不着，最终被炭化。（2）硝化纤维素基胶黏剂 会出现爆发性的燃烧现象。（3）聚乙烯基胶黏剂 点火就着，火焰底部呈蓝色，上端显黄色，离开火源后能产生很多烟尘，继续自燃，可闻到类似点蜡烛时的气味。（4）酚醛树脂基胶黏剂 难烧着，烧着后呈黄色火焰，可闻到甲醛、苯酚的怪味，胶体膨胀后龟裂。（5）丙烯酸酯树脂基胶黏剂 燃烧较慢，呈黄色火焰，火焰端头发蓝，冒黑烟，有特殊臭味，胶体燃烧到一定时候产生龟裂现象，伴有呈黄色的小碎片剥落。（6）尼龙胶 燃烧较慢，呈蓝色火焰，火焰端头发黄，有特殊气味，胶体烧熔后发泡。（7）聚苯乙烯胶 点火可着，燃烧时冒浓黑的烟，火焰呈橘黄色，可闻到苯乙烯味。（8）醋酸纤维素胶 点火就着，火焰呈暗黄色，伴有一些黑烟，有醋酸味。（9）聚氯乙烯胶 燃烧时发白烟，呈黄色火焰，下端边缘显绿色，有氯气味。（10）脲醛树脂胶 燃烧困难，显弱黄色，火焰顶端带蓝绿色，有强烈的甲醛味，胶体烧至膨胀状后燃烧部位发白。（11）聚酯胶 点火易着，发黑烟，火焰为黄色，火焰端点发蓝，有特殊味，胶体可烧至膨胀龟裂。（12）聚醋酸乙烯酯胶 点火可着，产生黑烟灰，呈暗黄色火焰。（13）三聚氰胺树脂胶 难燃烧，呈淡黄色火焰，有氨和甲醛味。（14）聚偏氯乙烯胶 很难燃烧，有氯气味。（15）聚乙烯醇缩丁醛胶 可点着，黄色火焰下边发蓝色，有乙烯和醋酸的气味；烧熔后，落下物会继续燃烧。
燃烧鉴别法虽然简单易行，然而值得注意的是，在闻其味时，千万不要用鼻子对着气味猛吸猛闻，应该用手掌扇动其味，使气味慢慢飘进鼻孔，闻着即止。因为许多胶黏剂燃烧时发出来的气味都是对人体有害的，人体吸收过量往往会引起种种不适，轻者头痛、作呕、恶心、烦躁不安，重者呕吐不止、肚痛难忍，甚至休克亡命。假如胶黏剂中含有氟的成分，在燃烧时将会放出光气，光气是无情的杀手，人们不得不严加提防。因此，燃烧的试样取量宜少而不宜多，也就是说，宁肯多烧几次，也不要一次取量太多，燃烧得太久。第3章 粘接技术
前面论述过粘接技术的重要性。如果说胶黏剂恰似面粉，那么粘接技术就恰似面粉加工技术。如果胶黏剂相当于米，那么就可把粘接技术看成是巧妇，再想想“巧妇难为无米之炊”之说，更加可以理解胶黏剂和粘接技术关系是何等密切。可以说，如果没有粘接技术，胶黏剂就不能发挥很好的用途；如果没有粘接技术，就没有粘接这门学科。
本章重点介绍粘接技术基本工艺、影响粘接强度的主要因素、特种粘接技术、粘接维修技术等几个方面的内容。3.1 粘接技术基本工艺和粘接操作基本步骤
无论一种胶黏剂的性能怎么优良，它也无法完全保证粘接工作的绝对成功和完美，只有按照能够满足胶黏剂和实际需要的各种工艺条件去使用胶黏剂，才有可能达到预期的、较完美的效果。这里所说的“各种工艺条件”，指的就是粘接技术基本工艺。3.1.1 粘接技术基本工艺3.1.1.1 粘接前处理工艺
① 选择合理的粘接方案。确定选择单纯的粘接方案，还是复合的粘接方案。
② 选择合理的胶黏剂。从粘接的实际需要和经济成本的角度选择不同性能的胶黏剂。
③ 选择合理的接头形式。一般来说应该先选择套接头、槽接头及平面搭接头形式，尽量回避对接接头形式。
④ 选择相关工具。包括对清理工具、调胶工具、施胶工具、加压固化工具、加热固化工具的选择，选择好的工具能提高效益、保证质量。
⑤ 选择合理的表面处理技术。 一般的粘接技术要求在粘接涂胶前用各种表面处理手段和技术，将被涂胶表面的油、水、污垢及氧化膜全部清理干净，使胶黏剂能涂覆在很清洁的被粘接材料的基体上，这样才能收到很好的粘接效果。 此外，利用表面处理技术将被粘接表面按实际需要处理至不同的光亮度和粗糙度，才能得到不同的粘接强度和粘接应用效果。3.1.1.2 粘接工艺
① 选择合理的粘接环境。
② 选择合理的配胶工艺。
③ 选择合理的施胶工艺。
④ 选择合理的露置时间。
⑤ 选择合理的粘接操作手法。一般的粘接操作手法是对粘接面施以适当的挤压、旋转、搓动、定位。3.1.1.3 粘接后处理工艺
① 选择合理的固化压力。
② 选择合理的固化温度。
③ 选择合理的固化时间。一般来说，加压、加温固化，可提高粘接强度、缩短固化时间。3.1.2 粘接操作基本步骤
粘接前处理工艺、粘接工艺、粘接后处理工艺被称为“粘接技术三部曲”，共13个步骤，下面一一详述。3.1.2.1 选择合理的粘接方案
这个问题被很多人忽视，一般人认为，既然是粘接技术，只考虑用胶去粘，粘不住便罢，其实，任何一种技术都有它的局限性，都有长处和短处，如果同时采用几种技术来处理问题，往往就能取长补短，就能解决更多的问题，创造更大的经济效益。
实践证明，没有万能的技术，粘接技术也存在局限性。当粘接技术满足不了实际的要求时，就应该考虑选择与其他技术结合起来使用的方案，以便解决更多的实际问题。
例如，当粘接面积受到限制，单一的粘接方案不能获得较理想、较可靠的粘接强度时，当被粘处要承受较大的冲击负载时，就可选择复合的粘接方案，即选择粘接与铆接结合、粘接与焊接结合、粘接与机械连接结合的方案。或者先粘后焊，或者先焊后粘，或者先粘后铆，或者先铆后粘，或者边粘边铆。粘接借用焊接、铆接的作用提高粘接处的承载能力，特别是抗冲击能力。焊接和铆接则依赖粘接的作用，不仅增加了连接处的结合力，而且有效地避免了应力集中问题，从而大大提高或改善了焊接和铆接的效果。从断裂力学的观点来看，应力并不可怕，怕的就是集中，因为应力集中是导致断裂事故的根本原因之一，而粘接的胶层是分散应力的一种途径。许多事实证明，单一的焊接、 铆接或粘接方案的连接效果， 无论是连接强度或者使用寿命，都没有复合的连接效果好。铆接技术应用于粘接技术中，可起到定位粘接、增加固化压力、控制胶层厚度、增加粘接强度等多重作用。
与粘接相关的机械连接有三种最基本的形式，即板桥式（图3-1 ）、暗销式（图3-2）、波浪键式（图3-3），还可以采用粘接织网的复合粘接方案。类似的道理，粘接与机械连接相辅相成，两者有机结合，会带来联动的连接效果，既能提高连接强度，又能分散应力，增大应用价值。图3-1 板桥式1—板桥（钢板）；2—胶黏剂；3—螺钉图3-2 暗销式1—胶黏剂；2—排气孔；3—固定销（暗销）；4—杆柄图3-3 波浪键式1—损坏处；2—粘接金属网或玻璃纤维布；3—裂纹； 4—金属扣（波浪键）
在进行粘接前的准备工作时，多考虑几种粘接方案，选择最佳的复合粘接方案，是明智之举，复合粘接方案是提高粘接技术水平的关键。3.1.2.2 选择合理的胶黏剂
胶黏剂是完成粘接技术的基础。常言道，“皮之不存，毛将焉附”，没有胶黏剂哪有粘接技术。当选择了合理的粘接方案后，就该认真选择合理的胶黏剂。不同的胶黏剂具有不同的性能特点，其用途和粘接工艺都有所不同。换句话说，不同的被粘物材料、不同的粘接目的，应该选择不同的胶黏剂。可想而知，如果用胶不当或者说没有选择好合理的胶黏剂，粘接技术也不能发挥正常作用，更不可能达到预期的粘接效果和目的。
选择胶黏剂时，有两个基本原则：一是从实际需要出发， 二是从经济成本方面考虑。前者主要考虑被选择的胶黏剂的性能是能否满足使用的要求，后者主要避免用高射炮打蚊子，造成不必要的经济损失。
下面介绍几种常用胶黏剂的基本特性。（1） 环氧树脂胶黏剂（号称第一代万能胶）的基本特性
① 粘接强度高，收缩率较小。
② 可加工性好，但性脆。
③ 耐介质和电绝缘性好。
④ 耐冲击力差，耐老化性差。
⑤ 粘接范围广，可粘接大部分金属和非金属材料。
⑥ 可加温固化，也可常温固化（常温下彻底固化需72h）。（2）α-氰基丙烯酸酯胶（代表性产品是502胶，号称第二代万能胶）的基本特性
① 固化快，一般小于30s，彻底固化需24h。
② 单组分，使用方便。
③ 硬度：78～89HRC。
④ 有刺激性气味，宜低温保存；否则保存期短，一般为6个月。
⑤ 粘接范围广，可粘接许多材料，如金属、橡胶、有机玻璃、硬质聚氯乙烯等。（3） 氯丁橡胶胶黏剂（号称第三代万能胶）的基本特性
① 黏附性好，内聚力强。
② 耐热性好，有弹性，有毒性。
③ 耐臭氧、耐水、耐油、耐老化、耐化学介质性好。
④ 耐低温性差，低于40℃时，性能大大下降。
⑤ 贮存稳定性差，一般贮存期为12个月。（4）无机胶黏剂的基本特性
① 耐高、低温性好（－254～3200℃）。
② 耐老化性好，一般大于30年。
③ 耐化学介质性好，不会生锈。
④ 性脆，不抗冲击。
⑤ 一般无毒、无味，成本较低。
选择胶黏剂时，要尽量选择与被粘物的物理化学性能及线膨胀系数近似的胶黏剂，以免产生有害的内应力，导致失败。3.1.2.3 选择合理的接头形式
胶黏剂的应用价值在于用它制成的粘接接头具有一定的能够承受外力作用的能力。因此，在制作一个粘接接头之前，首先要弄清被粘接物材料的性质及其粘接接头的受力情况，并根据被粘接物的使用要求、被粘接材料的性质和胶黏剂具体情况来设计选择合理的接头方式。缺乏经验的人，往往不太注意粘接接头形式的选择和设计，也不太注意被粘物材料性质对粘接接头的影响情况，往往单纯地追求选择高性能、高强度、高价格的胶黏剂，因此，事倍功半，得不偿失，甚至导致粘接工作失败。下面介绍粘接接头设计的有关知识。（1）高分子材料的拉伸现象 高分子材料的拉伸现象比金属材料要复杂些。 不同类型的高分子材料拉伸曲线差别很大。 高分子材料的拉伸曲线大体分为三种类型，即强韧性高分子材料、脆性高分子材料以及中间类型的高分子材料。
一般用作结构胶黏剂的高分子材料多是以热固性树脂为主体，加入适当增韧剂组成，应属于较强韧型的高分子材料。这类材料拉伸时的行为如图3-4所示。图3-4 强韧型高分子材料应力-应变曲线
开始的一段为弹性形变阶段，即图中的oa部分。这一阶段的应力-应变关系服从虎克定律。但其弹性模量比金属低得多（ 即直线较平）。图中a点为比例极限。再拉伸时即很快达到屈服点b。超过b点后，稍稍加大或甚至不增加力即可产主很大形变。此时试样被拉伸产生颈缩，然后断裂。 在很多情况下屈服点表现得不像图中那样明显。一个粘接接头被拉伸时，超过屈服点之后即没有多大实用价值。因此。在做强度设计时，应使应力小于屈服极限。
脆性高分子材料如纯酚醛塑料拉伸时的应力-应变曲线与其他脆性材料类似，在应力达到屈服点之前即发生断裂。
由于高分子材料耐热性不高，其拉伸时的应力-应变曲线对温度很敏感。例如有机玻璃在室温以及较低温度下呈脆性破坏，而在60℃以上即呈现典型的韧性破坏。
高分子材料拉伸时的应力-应变曲线受拉伸速度的影响较大，这与金属材料的性能有较大差别。通常，拉伸速度大时，测出的弹性模量较高，但伸长率较低；拉伸速度较低时，测出的弹性模量较低而伸长率较高。正因为如此，在做粘接接头的强度测试时，有必要规定试验机的加荷速度。（2）粘接接头的受力状况 粘接接头受外力作用时，根据外力的方向与力在接头中的分布情况可分为四种类型，如图3-5所示。图3-5 粘接接头的四种基本受力类型
① 均匀扯离 外力与粘接面垂直并均匀分布在整个粘接面上，见图3-5（a）。
② 剪切 外力方向平行于粘接面并平均分布在粘接面上，见图3-5（b）。
③ 不均匀扯离 力的方向垂直于粘接面但并不均匀分布在整个粘接面上，见图3-5（c）。
④ 剥离 外力方向与粘接面成一角度并集中分布在粘接面的一条直线上，见图3-5（d）。
当应力分布不均匀时，则在应力较大的部位首先破坏从而造成整个接头的破坏。因此，在设计一个粘接接头时，首先必须考虑接头在外力的作用下粘接面上各部分的应力分布情况。接头的应力分析是比较复杂的，这里只能举例定性说明。
首先讨论应用最多的单搭接接头，如图3-6所示。设它是由两块同样的金属板做成，用力P将试片拉伸，试样受力为剪切力。假设胶黏剂的弹性模量比被粘接物的弹性模量大，则在接头端点处的被粘物被强烈拉伸，在胶黏剂与被粘接物界面产生较大的剪切力，而接头中心部位由于胶黏剂与被粘物间相互制约，剪切应力比端头部位要小。即应力在整个粘接面上分布不均匀。应力在接头某些部位比平均应力高的现象称为应力集中。图3-6 单搭接接头拉伸时的剪切应力分布
设总载荷为P，搭接面积为 S，则平均剪切应力τ＝。若端头部位的最大应力为τ，则η＝称为应力集中系数，表示应力集最大中程度。η越大，应力集中越显著，就越容易导致粘接接头在该部位首先破坏。
若胶黏剂的弹性模量比被粘物的弹性模量低，胶黏剂即较易产生形变，则可将应力更多地引向接头中心部位而减小应力集中。但是，此时整个接头的形状稳定性较差。
有人对同种被粘物材料的单搭接试样的应力集中进行了详细研究，发现：①搭接长度小，应力集中也小；②被粘材料越厚，应力集中越小；③胶黏剂层越厚，应力集中越小；④胶黏剂的柔韧性越大，应力集中越小；⑤被粘物越易弯曲，应力集中越小。
在实际应用中，以上条件往往不能完全满足。比如被粘物材料及尺寸不能任意选定，胶黏剂层不能做得很厚很软，搭接长度也不能做得太小等，因此在这种接头中一般都存在应力集中。图3-7即为两种不同形式的单搭接接头的粘接强度对比。从图中可见，将被粘物搭接面的背面削尖，使被粘物较易变形，减小应力集中，从而提高了粘接强度。其他一些较好形式的接头可参看图3-11。图3-7 两种不同形式的单搭接接头的粘接强度对比
单搭接接头的受力情况也不是理想的单纯剪切力，如图3-8所示。因为被粘物都有一定的厚度，设为t，当接头两端受力P作用时，因为P的作用线在试片厚度中心，即与胶层距离t处，这样就形成了一个力矩Pt作用的接头处。在此力矩作用之下，接头端部产生了剥离力，接头便产生如图3-8所示的形变，加剧了应力集中。因此，在采用这种接头时，往往在接头两端部用铆钉或螺钉，以防止剥离。图3-8 单搭接试样拉伸时的变形
对接接头受拉力作用时的形变如图3-9所示。为简便起见，设被粘物是两块薄板，此时胶层除在力的作用方向被拉长外，还产生横向收缩。设胶层的纵向应变为ε，横向应变为ε，则μ＝称为胶层的12泊松比。显然，泊松比表示材料拉伸或压缩时横向应变与纵向应变的数量关系。图3-9 对接接头的应力及形变
由图3-9可看出，在胶层中心部分，除有沿外力方向的拉应力外，还有一个横向应力，此应力与泊松比成正比。在粘接界面区，由于被粘物使胶黏剂的形变受到约束，不能自由形变，因而产生了较中心部位大的横向应力，从而在界面区形成应力集中。不过整体来看应力集中并不大，因此通常对接接头被推荐用作胶接强度的测试试样。但在实际应用上并不广泛，因为它的黏合面积小，而且外力方向稍一偏斜即变成不均匀扯离力，这就大大降低了粘接强度。
斜接接头的应用比对接接头广泛，如图3-10所示。 在拉力P作用下，在粘接面上产生一个与粘接面平行的剪应力τ和一个垂直于粘接面的拉应力σ。显然，斜角θ越小，剪切应力τ越大，拉应力σ越小，此时的粘接面积也越大。当θ＝90°时即为对接接头，θ＝0°时即为单搭接接头。 很明显，在实际应用中θ应取较小值，以增大粘接面积，减小拉应力，增大剪切应力。这种接头的应力集中较小， 因此应用较广。图3-10 斜接接头的受力状况（3）接头设计 设计一个粘接接头时，必须综合考虑各方面的
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