如何管理粘合剂中CTE不匹配引起的压力

在这次采访中，Azom与Master Bond的高级产品工程师Rohit Ramnath谈论了如何管理粘合剂应用中CTE不匹配引起的压力。

您应该选择哪种类型的粘合剂来粘结底物具有不同的热膨胀系数（CTE）？

在粘合材料具有不同系数的热扩展系数时，有两种思想。亚博网站下载首先是选择具有CTE的粘合剂，尽可能接近所粘合的材料。亚博网站下载第二个是提供更灵活或更坚固的粘合剂，以补偿不匹配的不匹配。该决定并不总是很清楚，这也取决于各种因素，包括但不限于粘结的底物，使用温度范围以及涉及的热机械应力。

具有不同CTE的底物的示例是什么？

常见的例子包括具有不同CTE的粘结金属，玻璃与玻璃的金属，塑料的玻璃，塑料的陶瓷以及橡胶和金属的橡胶。

压力管理对于粘合剂应用至关重要，这主要是由于底物本身以及底物和粘合剂之间的CTE不匹配的可能性。尽管这可能会在键合类似基材的组件中发生，但可以在涉及不同底物的应用中进一步加强。

应该考虑哪些因素？

诸如服务条件，联合设计，几何形状和加工限制之类的元素，例如固化温度以及自动分配需求，在为此类粘合剂应用选择合适的候选者时，提供了复杂的因素，可以考虑考虑。

您应该如何选择粘合剂来减轻热膨胀的这些差异？

一种方法是选择具有尽可能低的热膨胀系数的粘合剂。对于未填充，刚性/僵硬的环氧树脂，CTE在室温下可能会在40-50 ppm/°C下悬停。可以通过使用陶瓷或什至通过特殊的热膨胀填料系数来降低该CTE，在室温下低至10 ppm/°C的值。请注意，通过添加此类填充剂，模量显着增加。例如，一个未填充，相对刚性的两个组分环氧树脂的拉伸模量的范围在室温下的350,000-450,000 psi范围内，但在某些情况下，添加填充物可能会增加该值至2至3倍。因此，通常，CTE非常低的粘合剂往往会变得更硬。下图Low CTE环氧树脂的EP17HTND-CCM显示了应力 - 应变曲线。EP17HTND-CCM具有较高的模量，并且是刚性的。

低CTE环氧树脂EP17HTND-CCM的应力应变曲线

您可以评论用于管理热膨胀差异的灵活的粘合剂方法吗？

减轻键关节压力的另一种方法是利用橡胶钢化或“屈曲”粘合剂系统。这些粘合剂提供了坚固的固化，并且在精选的系统中提供相对较高的剪切强度（用于铝 - 铝合金键），超过1000 psi，在某些情况下不超过50,000 psi的拉伸模量。其中一些系统还提供了相对较高的伸长值，范围从20％到100％甚至更高。此类产品提供更高的热膨胀系数，在室温下可能约为80-150 ppm/°C。下图显示了更高CTE环氧树脂EP40Med的应力应变曲线。EP40MED是一种变形，低模量，高伸长环氧树脂。

较高CTE环氧树脂EP40Med的应力应变曲线

设计工程师在决定如何最好地管理其应用压力时还应考虑其他哪些因素？

工程师必须权衡选择柔性，低模量粘合剂系统或刚性/僵硬，较低的CTE产品的好处和权衡。两种类型的粘合剂（刚性 /刚性，较低的CTE和柔性 /韧性，更高的CTE）可能是有益的，因为几何，底物和条件可能因应用到应用而异。It is important to look into running mock-up trials or simulations early in the selection process, by contacting adhesive suppliers to ensure not only that all the optimal processes are followed such as properly preparing the surfaces, and fully curing the adhesives according to the manufacturer’s recommendations, but also that the correct mechanical property estimates/ranges are used.

关于Rohit Ramnath

Rohit Ramnath是Master Bond Inc.的高级产品工程师，Master Bond Inc.是一家定制的粘合剂制造商。他分析了面向应用的问题，并为航空航天，电子，医疗，光学和石油/化学工业的公司提供产品解决方案。他毕业于卡内基·梅隆大学（Carnegie Mellon University），获得了化学工程硕士学位。