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利用CAT(離心粘結力測試)技術定量測定膠帶性能

檢測樣品:膠帶

檢測項目:粘附力

方案概述:對于很多應用來說,需要收集膠帶在拉伸和剪切力下的行為數(shù)據(jù)用以了解材料的整體特性,所以分析剝離強度時需要考慮負載垂直和平行于接觸面的情況,即剝離角度90度和180度。本文介紹了用分析離心法定量測定抗拉強度和抗剪強度的新方法。

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更新時間2024年09月20日

上傳企業(yè)上海人和科學儀器有限公司

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剝離強度非常重要,它是指粘貼在一起的材料,從接觸面進行單位寬度剝離時所需要的最大力,單位為:牛頓/米(N/m)。對于很多應用來說,需要收集膠帶在拉伸和剪切力下的行為數(shù)據(jù)用以了解材料的整體特性,所以分析剝離強度時需要考慮負載垂直和平行于接觸面的情況,即剝離角度90度和180度。本文介紹了用分析離心法定量測定抗拉強度和抗剪強度的新方法。

 

所有測量均采用CAT技術(離心粘結力測試)進行。

 

CAT技術的測試原理利用前文已有介紹,請參閱:粘結力/附著力/粘結強度分析儀Adhesion Analyser LUMiFrac®

 

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圖1 測試原理及樣品

 

比較8種單面和雙面壓敏膠帶的抗拉強度

 

對8種壓敏膠粘帶進行了比較。膠帶的組成不同,即載體材料和粘合層不同。載體材料的范圍從薄的透明箔(a, c, e, g)到更厚的聚合物板(h)到彈性泡沫(b, d, f)。每種膠帶類型的抗拉強度被測定了四次。制備和測試采用了相同的條件。圖2給出了確定的強度和相應的失效模式。平均強度值(紅色虛線)范圍從0.15 MPa到0.58 MPa。帶箔載體材料(a, c, e, g)的膠帶表現(xiàn)出類似的失效模式,從載體(g除外)的粘接層出現(xiàn)部分分層,但平均強度有顯著差異。泡沫載體在泡沫內(nèi)部表現(xiàn)出部分(d、f)或全部(b)內(nèi)聚破壞。強度值必須反映膠帶的總體特性,即結合了粘合劑、附著力促進劑和載體材料的性能。

 

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圖2 8種不同膠帶類型的拉伸強度比較(左)和相應的失效模式(右)

 

拉伸強度和剪切強度與固定壓力的關系

 

對一種用于安裝鍵盤的商用雙面膠粘帶的性能進行了研究。制備了用于測定抗拉強度和抗剪強度的試樣,并在貯存過程中施加了不同的壓力。結果表明,沒有施加壓力的拉伸試樣的強度低于加壓試樣。對于20 N和30 N的儲存壓力,合成強度沒有明顯的變化。剪切應力的測量結果(圖3右)顯示,施加壓力時,強度只略有增加。

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圖3 抗拉強度(左)和抗剪強度(右)與儲存過程中暴露固定壓力的關系

 

施加正弦循環(huán)負載抗疲勞測試

 

對4個未施加外部壓力存儲的樣品,選用load-to-failure模式的SOP進行測試。其余的樣品用以正弦循環(huán)試驗,施加的最大負載低于load-to-failure測試所得斷裂強度(見下圖4的左半部分)。這個疲勞試驗選用的最小負載為5N,最大負載為10N,頻率為4/分鐘(66.7mHz)

圖4為無壓力(左)和30 N(右)條件下的剪切試樣的疲勞強度。與耐壓循環(huán)相比,無壓力保存的試件在13 ~ 20個循環(huán)中發(fā)生破壞,而在30 N壓力載荷下保存的試件在33 ~ 61個循環(huán)中發(fā)生破壞,耐壓次數(shù)是無壓力保存的試件的兩倍。從圖3的結果可以看出,儲存條件之間只有很小的差異,在負載控制疲勞測試中也可以進行區(qū)分。

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圖4 非加壓(左)和加壓保存試樣的剪切抗疲勞性能

 

結論

·       CAT技術科儀對不同類型的膠帶進行快速表征和強度比較。

·       在儲存過程中施加壓力,會影響膠帶強度。壓力對測試膠帶強度的影響取決于負載的類型(拉伸或剪切力)。

·       使用正弦載荷循環(huán)進行疲勞測試,可以區(qū)分非壓力存儲條件和壓力存儲條件

 

 

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