热应力

出处：按学科分类—工业技术 中国轻工业出版社《塑料粘接技术手册》第36页（813字）

由于胶粘剂与被粘物间的热膨胀系数不同，当温度变化时伴随着体积收缩，因为受界面粘接的约束，产生内部应力，即在粘接界面必然产生削弱界面粘接力的热应力。热应力对粘接的影响是重要的。

热应力的大小与温度的变化值，胶粘剂与被粘物热膨胀系数的差值，以及胶粘剂的杨氏模量成正比。加热粘接的粘接力，设温度降低值为△t，热膨胀系数的差值为Aa，胶粘剂的杨氏模量为E，泊松比为P，则平均热应力(收缩力)P=△t·△α·E／(1－γ²)，热应力作用于界面平行处，粘接端附近的应力集中度为1．3倍。如使用热固性胶粘剂实际粘接时，E=5×10³MPa，△t=60℃，△a=5×10^－5，γ=0．4，得到P=17．9MPa，应力集中度乘以1．3后达到最大值为23．2MPa，这个值和实际粘接强度相当。由于实际情况不同，有时远比这个值大，也就是说，实际的粘接力由于内部残余应力的消耗，用比较小的外力也能引起破坏。

为了缓和由于热膨胀系数的差引起的热应力，应选择胶粘剂的热膨胀系数尽量接近被粘体的热膨胀系数。对于热膨胀系数相差悬殊的材料，一般应选择较低的固化温度或室温固化的胶粘剂，同时应采用模量低、延伸率高、具有弹性的胶粘剂更为合理，常见各种被粘物和胶粘剂的热膨胀系数如图1－16所示。

图1－16 一些材料的热膨胀系数(cm／cm／℃)

高聚物的热膨胀系数一般要比金属大一个数量级，通常加入各种适量的无机填料来降低胶粘剂的热膨胀系数和内应力。例如100重量份环氧树脂加进100～280重量份的二氧化硅，其热膨胀系数从5～6×10^－5／℃降到2～3×10^－5／℃，其它的热固性树脂如酚醛树脂，密胺树脂等也同样。