【复材资讯】汽车复合材料的连接和固定（下）

来源：中国复合材料学会

汽车复合材料粘接前的表面处理：

汽车复合材料（尤其是热塑性汽车复合材料）的表面能都相对较低，所以在使用结构粘结剂之前，需要对汽车复合材料表面进行适当的处理，以去除表面的污垢、粉尘、油污、油脂、水分、脱模剂和增塑剂等，同时，提高基材的表面能，使其高于结构粘结剂的表面能量，从而确保结构粘结剂能够充分润湿基材表面，这对于实现坚固可靠且耐久的粘接是至关重要的。下面，将介绍三种常用的表面处理方法。

1. 溶剂擦拭法

这是最简单的表面处理方式，能够去除粘接表面的蜡质、油污和其他小分子量的污染物。这项技术要求污染物可溶于溶剂，且溶剂本身不含溶解的污染物。为此，对溶剂的选择就显得非常重要。一般，常用的溶剂包括：丙酮、丁酮、甲基异丁基酮、二甲苯、三氯乙烯、乙醇和异丙醇等，在擦拭中应注意使用清洁的无尘擦布或纸巾。但这种表面处理方法的缺点是：溶剂可能会对基材产生不良影响，如热塑性复合材料可能会被溶解，显现出应力裂纹或龟裂；可能会造成交叉污染，如样品与样品之间的污染、重复使用或浸入到溶剂中的擦布的污染等；产生的蒸汽可能会危害工人的健康；不适用于大规模的生产要求（大规模的工业生产可选用蒸汽脱脂和超声波蒸汽脱脂的方法）。

2. 打磨法

打磨可去除表面污染物，并获得高度毛化的表面，从而增加结构粘接剂的粘接接触面，以产生“咬合效应”。常用的打磨方法包括：采用钢丝刷、砂纸或锉削等的手工打磨；采用砂带、砂轮或喷丸/喷砂等的自动打磨；以及相对较快，对操作者依赖性低且重复性和成本效益均较好的机械打磨等。

3. 火焰处理法

火焰处理是利用气体或气体/氧气火焰，对表面进行部分氧化，以产生极性基，从而提高聚合物的表面能。此技术所处理的基材厚度较采用电晕预处理的基材厚度大，尤其适用于不均匀的热塑性复合材料制品。其优点是：气体与氧气的比例、流量、暴露时间和火焰与基材的距离易于调节，已被证实是适用于聚丙烯类复合材料的较有效的方法。

汽车复合材料粘接前的表面处理除了以上介绍三种常用的表面处理方法外，还有一些相对先进和准对特殊粘接要求的复杂的表面处理技术，如等离子体处理 电晕放电处理 化学处理等。但无论采用那种表面处理方法，关键是要求有清洁的粘接表面和确保粘结剂能够充分润湿基材，这是我们应该严格加以关注的。

汽车复合材料粘接接头的设计

汽车复合材料粘结剂粘接连接固定方法除了粘结剂的选择与配制以及粘接表面处理是很关键的步骤外，粘接接头的设计好坏同样将直接影响到粘接性能和强度。汽车复合材料粘接接头设计的一般原则是：保证粘接面上应力分布均匀；将应力减少到最小限度，使之纯粹受拉力和剪切力；尽可能扩大粘接面积等。汽车复合材料粘接接头的结构设计形式也是多种多样的，根据被粘物形状可分为平面搭接、角形搭接、T形粘接和管、棒形粘接等形式；根据材料的粘接方式又可分为对接、搭接、插接、对切双搭接等等。从接头形式看，一般认为插接结构比较理想，其次是搭接和斜搭接。但在实际应用中，主要根据被粘接制品的结构和需粘接的部位而具体确定。

文章来源：石墨邦

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