膠接簡(jiǎn)史

中國(guó)早在戰(zhàn)國(guó)時(shí)期就已經(jīng)開始應(yīng)用膠接技術(shù)?！吨芏Y》中有用動(dòng)物皮角熬制膠粘劑的記載，在許多出土文物中也發(fā)現(xiàn)有膠接的痕跡。至20世紀(jì)初，人類應(yīng)用的膠粘劑只限于皮膠、骨膠、淀粉膠、松脂膠等天然產(chǎn)物。由于天然膠粘劑膠接低、耐熱、耐水、耐老化性能差，不能滿足現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的要求。30年代出現(xiàn)了以合成高分子化合物(合成樹脂、合成橡膠)為基料的合成膠粘劑，膠接性能大大提高。第二次世界大戰(zhàn)期間,英國(guó)首先在戰(zhàn)斗機(jī)上采用了金屬膠接結(jié)構(gòu)。1955～1956年第一座跨度約為56米的全膠接鋼結(jié)構(gòu)的步行橋在聯(lián)邦德國(guó)建成。60年代初期，中國(guó)制造了全膠接金屬旋翼的直升機(jī)。膠接技術(shù)在航天、機(jī)電等部門的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。

粘接技術(shù)是借助膠粘劑在固體表面上所產(chǎn)生的粘合力，將同種或不同種材料牢固地連接在一起的方法。粘接的主要形式有兩種:非結(jié)構(gòu)型和結(jié)構(gòu)型。

非結(jié)構(gòu)粘接主要是指表面粘涂、密封和功能性粘接，典型的非結(jié)構(gòu)膠包括表面粘接用膠粘劑、密封和導(dǎo)電膠粘劑等;而結(jié)構(gòu)型粘接是將結(jié)構(gòu)單元用膠粘劑牢固地固定在一起的粘接現(xiàn)象。其中所用的結(jié)構(gòu)膠粘劑及其粘接點(diǎn)必須能傳|遞結(jié)構(gòu)應(yīng)力，在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)不影響其結(jié)構(gòu)的完整性及對(duì)環(huán)境的適用性。

膠粘劑的主要功能是將被粘接材料連接在一起。粘接組件內(nèi)的應(yīng)力傳遞與傳統(tǒng)的機(jī)械緊固相比，應(yīng)力分布更均勻，而且粘接的組件結(jié)構(gòu)比機(jī)械緊固(鉚接、焊接、過(guò)盈連接和螺栓連接等方式)強(qiáng)度高、成本低、質(zhì)量輕。如果薄壁件粘接物粘接到厚壁制品上，可充分發(fā)揮薄壁件的全部強(qiáng)度。而機(jī)械緊固和焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度要受緊固件或焊點(diǎn)及其熱感應(yīng)區(qū)域的限制。

用膠粘劑粘接的組件外觀平整光滑，功能特性不下降。這一點(diǎn)對(duì)結(jié)構(gòu)型粘接尤為重要。如宇航工業(yè)中的結(jié)構(gòu)件外觀平整光滑度高，這樣有利于減少阻力與摩擦，將摩擦升溫降低到到最低程度。故直升機(jī)的旋翼片全部用膠粘劑組裝。用膠粘劑粘接緊密配合的電子或電器元件也避免有凹凸點(diǎn)，從中獲益豐厚。導(dǎo)航電器運(yùn)用膠粘劑組裝可得到平整而無(wú)結(jié)構(gòu)干擾的外表面。由于粘接接頭中應(yīng)力分布十分均勻，可使被粘接物的強(qiáng)度和剛度全部得以體現(xiàn)，而且還可減輕質(zhì)量，如宇航器采用膠粘劑組裝消除了消極載荷，增大有效載荷，航程提高，運(yùn)費(fèi)降低。

膠接使用最多的是木材工業(yè)，大約60～70%用于制造膠合板、纖維板、裝飾板和木器家具等。通過(guò)膠接加工，可以充分利用木材資源，又可以改善天然木料的物理機(jī)械性能，尤其是采用合成膠粘劑膠接的木制品，不僅強(qiáng)度高,而且具有良好的耐水性,甚至可以經(jīng)受沸水的浸泡。在建筑方面，膠接主要用于室內(nèi)裝修和各種密封。機(jī)械工業(yè)中，膠接主要用于金屬和非金屬的結(jié)構(gòu)聯(lián)接,例如用熱固化型膠粘劑膠接的汽車剎車閘,剪切強(qiáng)度可達(dá)49～70兆帕,比閘的強(qiáng)度提高4～5倍膠接可簡(jiǎn)化機(jī)械加工，例如輪船艉軸與螺旋槳通常采用鍵緊配連接,這就需要靠精加工保證配合精度,如果采用膠接便可降低對(duì)配合精度的要求，大大減少裝配工時(shí)。膠接還可用于設(shè)備的維修,例如金屬鑄件的砂眼或缺陷,可用含有金屬粉末的膠粘劑填補(bǔ);超限的軸瓦、軸套等,可通過(guò)膠接一層耐磨材料,或直接用含耐磨填料的膠粘劑修補(bǔ)來(lái)恢復(fù)尺寸對(duì)破裂殼體的修復(fù),在受力不大時(shí)可通過(guò)膠接玻璃布敷補(bǔ)；對(duì)承載較大的殼體，可用膠接與金屬扣合、螺釘加固等機(jī)械聯(lián)接相結(jié)合的方法，來(lái)保證強(qiáng)度。膠接的另一重要應(yīng)用是設(shè)備的密封。用液態(tài)的密封膠代替?zhèn)鹘y(tǒng)的橡皮、石棉銅片等固態(tài)墊料,使用方便，且可降低對(duì)密封面加工精度的要求，同時(shí)密封膠不會(huì)產(chǎn)生固態(tài)墊片因壓縮過(guò)度和長(zhǎng)時(shí)間受力而出現(xiàn)的彈性疲勞破壞，使密封效果更加可靠。航空工業(yè)是膠接應(yīng)用的重要部門。由于金屬聯(lián)接件的減少，膠接結(jié)構(gòu)與鉚接或結(jié)構(gòu)相比，可使機(jī)件重量減輕20～25%，強(qiáng)度比鉚接提高30～35%，疲勞強(qiáng)度比鉚接提高10倍。因而現(xiàn)代飛機(jī)的機(jī)身、機(jī)翼、舵面等都大量采用膠接的金屬板金結(jié)構(gòu)和蜂窩夾層結(jié)構(gòu)，有的大型運(yùn)輸機(jī)膠接結(jié)構(gòu)達(dá)3200米(,有的轟炸機(jī)膠接面積占全機(jī)表面積的85%。

此外，膠接在電器裝配、文物修復(fù)等方面也有許多應(yīng)用。醫(yī)用膠粘劑膠接在外科手術(shù)、止血、牙齒及骨骼修補(bǔ)等方面開辟了新的應(yīng)用領(lǐng)域。

膠接的工藝過(guò)程比較簡(jiǎn)單，但為獲得理想的膠接效果，還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

膠接①接頭形式：

增大膠接面積，提高接頭抗沖擊、抗剝離能力是設(shè)計(jì)膠接接頭的原則。因此，搭接、套接、嵌接等是較好的膠接接頭形式（見圖[膠接接頭形式]）。

膠接②表面處理：

材料的膠接表面狀況對(duì)膠接質(zhì)量有直接影響，膠接前需要對(duì)材料進(jìn)行表面處理,其主要工序包括:清洗除油和除銹；噴砂或機(jī)械加工，使膠接面具有一定的粗糙度；化學(xué)處理形成活性易膠接表面等。其中機(jī)械或化學(xué)處理有時(shí)可以省去，例如鋁蜂窩結(jié)構(gòu)膠接時(shí)可不經(jīng)機(jī)械處理；某些鋼鐵工件經(jīng)噴砂處理后，不需化學(xué)處理也能獲得良好的膠接效果。

膠接③膠粘劑的選擇：

膠粘劑品種繁多、性能各異。選擇時(shí)要考慮膠接件材料的種類和性質(zhì)（金屬或非金屬、剛性或柔性等）、接頭使用環(huán)境（受力狀況、溫度、濕度、介質(zhì)等）、允許的膠接工藝條件（固化溫度、壓力等），以及膠粘劑的價(jià)格。

在陸源碎屑的結(jié)構(gòu)中，膠結(jié)物及基質(zhì)與碎屑間關(guān)系的結(jié)構(gòu)有膠接結(jié)構(gòu)

膠結(jié)是指膠結(jié)物與碎屑顆粒在成巖作用的膠結(jié)階段形成的彼此關(guān)系。它僅是碎屑顆粒和膠結(jié)物之間分布和相對(duì)含量的反應(yīng)。分為——

基底式膠結(jié)：基質(zhì)或膠結(jié)物含量多，碎屑顆粒孤立地散布于膠結(jié)物或基質(zhì)中彼此不相接觸或很少接觸，基質(zhì)和碎屑物是同時(shí)沉積的。

孔隙式膠結(jié)：碎屑顆粒緊密相連，膠結(jié)物充填于粒間空隙中，膠結(jié)物含量少。

接觸式膠結(jié)：膠結(jié)物含量極少，碎屑顆粒互相接觸，膠結(jié)物僅存在于顆粒的接觸處，粒間空隙內(nèi)大部分地方無(wú)膠結(jié)物充填 。

膠接（bonding）是利用在聯(lián)接面上產(chǎn)生的機(jī)械結(jié)合力、物理吸附力和化學(xué)鍵合力而使兩個(gè)膠接件起來(lái)的工藝方法。膠接不僅適用于同種材料，也適用于異種材料。膠接工藝簡(jiǎn)便，不需要復(fù)雜的工藝設(shè)備，膠接操作不必在高溫高壓下進(jìn)行，因而膠接件不易產(chǎn)生變形，接頭應(yīng)力分布均勻。在通常情況下，膠接接頭具有良好的密封性、電絕緣性和耐腐蝕性。

熱量從膠料內(nèi)部產(chǎn)生，具有加熱快、受熱均勻、容易控制等特點(diǎn);操作簡(jiǎn)便，僅對(duì)膠接縫或被粘面直接加熱，不需加熱膠接組合的整體結(jié)構(gòu)、載體及固定物等。與通用加壓膠接方法相比，可縮短膠接時(shí)間10~100倍 。

高頻膠接是指將被粘物置于高頻強(qiáng)力電場(chǎng)(0.5-100MHz)，由介電損耗產(chǎn)生熱量進(jìn)行加熱膠接的一種方法。