上海人和科學儀器有限公司
利用CAT（離心粘結(jié)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。
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(jié)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(jié)力/附著力/粘結(jié)強度分析儀Adhesion Analyser LUMiFrac®
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(jié)合了粘合劑、附著力促進劑和載體材料的性能。
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(jié)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(jié)果(圖3右)顯示，施加壓力時，強度只略有增加。
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(jié)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。
圖4 非加壓(左)和加壓保存試樣的剪切抗疲勞性能
結(jié)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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