利用CAT（離心粘結(jié)力測試）技術(shù)定量測定膠帶性能

剝離強(qiáng)度非常重要，它是指粘貼在一起的材料，從接觸面進(jìn)行單位寬度剝離時所需要的大力，單位為：牛頓/米（N/m）。對于很多應(yīng)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(qiáng)度時需要考慮負(fù)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(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度的新方法。

所有測量均采用CAT技術(shù)(離心粘結(jié)力測試)進(jìn)行。

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(qiáng)度

對8種壓敏膠粘帶進(jìn)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(qiáng)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(qiáng)度和相應(yīng)的失效模式。平均強(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)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(jìn)劑和載體材料的性能。

圖2 8種不同膠帶類型的拉伸強(qiáng)度比較(左)和相應(yīng)的失效模式(右)

拉伸強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度與固定壓力的關(guān)系

對一種用于安裝鍵盤的商用雙面膠粘帶的性能進(jìn)行了研究。制備了用于測定抗拉強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)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(qiáng)度低于加壓試樣。對于20 N和30 N的儲存壓力，合成強(qiáng)度沒有明顯的變化。剪切應(yīng)力的測量結(jié)果(圖3右)顯示，施加壓力時，強(qiáng)度只略有增加。

圖3 抗拉強(qiáng)度(左)和抗剪強(qiáng)度(右)與儲存過程中暴露固定壓力的關(guān)系

施加正弦循環(huán)負(fù)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(jìn)行測試。其余的樣品用以正弦循環(huán)試驗，施加的大負(fù)載低于load-to-failure測試所得斷裂強(qiáng)度（見下圖4的左半部分）。這個疲勞試驗選用的小負(fù)載為5N，大負(fù)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(qiáng)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(fù)載控制疲勞測試中也可以進(jìn)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(shù)科儀對不同類型的膠帶進(jìn)行快速表征和強(qiáng)度比較。

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

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