为什么使用结构胶粘剂（胶粘剂与机械紧固件对比）

使用结构胶粘剂

在数以千计的应用中，结构胶粘剂被用作机械连接的可行替代品：螺钉、铆钉或点焊。使用胶粘剂提供结构粘接可以带来许多优势，包括提高产品性能、提高可靠性、提高设计自由度以及降低制造成本。

胶粘剂粘接有时被称为“化学连接”——与机械连接相反——涉及胶粘剂的“硬化”或固化，以提供能够承受其在产品生命周期内所承受的力的接头，同时承受相关的环境条件。当发生化学反应并且其组成部分（单体或低聚物）连接并交联成为更大的分子（聚合物）时，可以认为胶粘剂已固化。

胶粘剂粘接的优点

与机械连接方法相比，胶粘剂具有许多优势。首先是改进的应力分布。固化后，胶粘剂粘合是连续的，并提供更均匀的应力分布——接头的整个表面承受载荷，而不是单个点，从而避免了机械连接部件中应力的局部集中。

此外，胶粘剂还具有其他保护优势。它们可以最大限度地减少或消除腐蚀、提高抗冲击性、避免接头疲劳、提供电绝缘和抑制振动。在许多应用中，胶粘剂还可以用作密封剂，保护组件免受水、湿气、污垢和其他环境污染物的影响。

许多制造商，例如汽车或航空航天领域的制造商，选择使用胶粘剂来减轻其组件的重量。机械紧固件通常由金属制成，在需要多个紧固件的应用中，它们的重量会增加。虽然胶粘剂本身并不轻巧，但它们分散应力的能力可以让设计工程师自由地减少零件厚度，从而减少重量，同时减轻金属紧固件的重量。

此外，胶粘剂可以在由于设计复杂性而难以机械紧固的应用（例如复合夹层结构）或粘接不同的基材（例如金属与塑料或玻璃）时进行粘合。胶粘剂可以成功地粘接相似和不同的基材（成分、模量、膨胀系数或厚度不同），从而减少不同的膨胀率。对于将受到热循环或可能存在电偶腐蚀风险的金属，胶粘剂可以提供更可靠的解决方案。

制造商可以使用胶粘剂来提高美观性，因为最终部件中没有可见的机械紧固或点焊——胶粘剂可以提供几乎看不见的粘合。甲基丙烯酸甲酯胶粘剂以减少胶层读穿而闻名，从而减少后整理工序。

除了这些技术优势之外，胶粘剂粘接还可以带来运营效益，包括降低组件成本、降低人工和装配成本以及降低精加工成本。如果指定了快速固化胶粘剂，则可以大大提高生产速度，同时简化操作。

虽然胶粘剂可以带来很多好处，但所有胶粘剂都有一些缺点。结构胶粘剂的粘合强度通常在2,500至7,500 psi左右，可承受高达170°C的温度波动。胶粘剂是聚合物，因此不如金属坚固，尽管这被粘合接头表面接触面积的增加所抵消。缺点是胶粘剂可能会受到温度升高的影响，这会降低粘合强度和耐化学性。

传统的机械接头可提供即时强度，而胶粘剂在固化反应完成后达到完全强度。这可能在几秒钟、几小时、几天内发生，并且组装好的接头必须至少在零件固化的部分时间内固定。在固化之前，胶粘剂必须润湿基材才能成功粘合——如果粘合表面能低的基材，则可能需要进行表面处理，这会增加额外的工艺。

市场上的结构胶粘剂数量不断增加，由于没有通用的胶粘剂，制造商将不得不选择最适合其应用的候选胶粘剂。这涉及考虑设计、生产和加工注意事项，并根据必要的特性和允许的妥协制定规范。

有多种结构胶粘剂化学成分，最常见的是聚氨酯（PU）、环氧树脂和甲基丙烯酸甲酯（MMA），但也有一些氰基丙烯酸酯和单组分UV固化丙烯酸材料也属于评估候选材料的范围。每种化学品都有明显的优点和缺点，结构胶粘剂选择指南可以帮助制造商和设计师有效地权衡这些因素。

粘合组件的设计必须考虑到胶粘剂粘合。这涉及考虑胶层几何形状、胶粘剂选择、接头应力、胶粘剂和基材的机械性能以及制造工艺要求。

胶粘剂应用很复杂，因此必须全面了解技术和工艺要求，以确保最佳的装配过程。从一开始就考虑储存、处理、分配和固化胶粘剂会有所帮助。

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