为提高环氧胶黏剂对钢材粘接力，研究人员尝试了各种各样的方法。
其中最常见的技术之一就是往胶黏剂中添加无机纳米粒子。
浙江大学凌教授课题组早年就做了一个对比实验[1]，研究三种不同的纳米粒子对环氧胶黏剂在低碳钢材粘接性能的影响：
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nano-Al2O3 (80 nm),
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nano-CaCO3 (40∼80 nm),
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nano-SiO2 (10∼20 nm).
研究者把以上三种纳米粒子分别与汉高的Pattex® Kraft-Mix 双组份环氧胶黏剂的环氧树脂组份预先混合充分，施胶前再与固化剂组份充分混合（纳米粒子整体占比2wt%）。其中，无纳米粒子的Pattex® Kraft-Mix 双组份环氧胶黏剂作为空白对比样。
从上图可见，空白对比样对于低碳钢的粘接强度比较低，只有4MPa左右；添加了无机纳米颗粒后，粘接力均明显提高，纳米碳酸钙和纳米二氧化硅的提高程度相近，大约在11-12MPa；而纳米氧化铝的效果最显著，能把环氧胶对低碳钢的粘接强度提高到19MPa，是空白样的5倍！
为什么纳米颗粒可以提高粘接力？研究者认为与以下两个原因有关：
1）纳米粒子可以提供强劲的“锚定”效果，强力定位在低碳钢的粗糙表面。(They provided stronger anchoring and hence increased adhesion strength by virtue of their positioning in the surface asperities of the steel surfaces.)
2）纳米粒子会影响环氧胶和钢材表面的化学性质，提供钢表面与胶黏剂之间的化学键。（the different improvement may be attributed to the chemical properties of nanoparticles, which may have influence on the chemical properties of the surfaces of steel and epoxy adhesive, produce some chemical bonds on each interface of steel and adhesive, and improve the adhesion strength.）
这次特意把原文英语句子附注在文章中，是因为笔者真不敢认同该研究者的机理分析，甚至对实验数据也持怀疑态度：2%的纳米颗粒含量就能把粘接强度提高4-5倍？！
为了证明以上原因分析，研究者提供了SEM图片，如下所示：
SEM micrograph of interface morphology. (a) 2% nano-Al2O3, (b) 0%nano Al2O3.
a图中，箭头所指的位置正是研究者认为纳米粒子促进环氧树脂与钢材紧密连接的证据。
玩过SEM的人，看着以上两幅SEM对比图，想必会心一笑：SEM果然是“造假”神器！研究者可以利用它来让别人看到他想看到的那个“微观世界”。
如果以上数据真实可信，说实话，这研究中最吸引人的不是环氧胶黏剂，也不是机理分析，而是这个无机纳米颗粒！！！
谁要是能商业化这类纳米颗粒，技术上肯定处于国际领先水平，市场上更不愁销路。
那么，无机颗粒到底能对环氧树脂的粘接力有多大的影响？笔者增加了其它科研团队所做的另一组数据[2]，同样是研究无机填料对环氧胶黏剂在铝合金上粘接性能的作用，如下表所示：
从上表可见，添加无机填料确实可以提高环氧胶黏剂对基材的粘接强度，无论是哪种无机颗粒，粘接强度基本随着添加量的增加而呈现先上升后下降的趋势。
该研究者认为“添加无机填料可以形成C-Al和Al-O-C等化学键，降低改性环氧树脂的内聚力，增加粘合剂和铝合金之间的附着力，并增加剥离和剪切强度。”
此外，笔者认为或许还可从以下几点考虑无机填料对环氧胶黏剂粘接力的影响：
1）无机填料相当交联点，可以提高体系的交联密度；此外，无机填料对于树脂有补强作用。这两个作用皆可提高环氧胶黏剂的内聚强度，从而提高胶黏剂的粘接强度。
2）无机填料可以降低环氧胶黏剂的体积收缩率，减少环氧胶黏剂的内应力，从而提高了对界面的附着力。
1. L. Zhai，Materials Letters 60 (2006) 3031–3033
2. 郭伟凤，无机填料对环氧树脂胶粘剂的粘接性能的影响
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以上信息仅供参考、交流，不保证数据准确性。
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如需转载，务必在转载顶端注明出处。
为提高环氧胶黏剂对钢材粘接力，研究人员尝试了各种各样的方法。
其中最常见的技术之一就是往胶黏剂中添加无机纳米粒子。
浙江大学凌教授课题组早年就做了一个对比实验[1]，研究三种不同的纳米粒子对环氧胶黏剂在低碳钢材粘接性能的影响：
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nano-Al2O3 (80 nm),
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nano-CaCO3 (40∼80 nm),
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nano-SiO2 (10∼20 nm).
研究者把以上三种纳米粒子分别与汉高的Pattex® Kraft-Mix 双组份环氧胶黏剂的环氧树脂组份预先混合充分，施胶前再与固化剂组份充分混合（纳米粒子整体占比2wt%）。其中，无纳米粒子的Pattex® Kraft-Mix 双组份环氧胶黏剂作为空白对比样。
从上图可见，空白对比样对于低碳钢的粘接强度比较低，只有4MPa左右；添加了无机纳米颗粒后，粘接力均明显提高，纳米碳酸钙和纳米二氧化硅的提高程度相近，大约在11-12MPa；而纳米氧化铝的效果最显著，能把环氧胶对低碳钢的粘接强度提高到19MPa，是空白样的5倍！
为什么纳米颗粒可以提高粘接力？研究者认为与以下两个原因有关：
1）纳米粒子可以提供强劲的“锚定”效果，强力定位在低碳钢的粗糙表面。(They provided stronger anchoring and hence increased adhesion strength by virtue of their positioning in the surface asperities of the steel surfaces.)
2）纳米粒子会影响环氧胶和钢材表面的化学性质，提供钢表面与胶黏剂之间的化学键。（the different improvement may be attributed to the chemical properties of nanoparticles, which may have influence on the chemical properties of the surfaces of steel and epoxy adhesive, produce some chemical bonds on each interface of steel and adhesive, and improve the adhesion strength.）
这次特意把原文英语句子附注在文章中，是因为笔者真不敢认同该研究者的机理分析，甚至对实验数据也持怀疑态度：2%的纳米颗粒含量就能把粘接强度提高4-5倍？！
为了证明以上原因分析，研究者提供了SEM图片，如下所示：
SEM micrograph of interface morphology. (a) 2% nano-Al2O3, (b) 0%nano Al2O3.
a图中，箭头所指的位置正是研究者认为纳米粒子促进环氧树脂与钢材紧密连接的证据。
玩过SEM的人，看着以上两幅SEM对比图，想必会心一笑：SEM果然是“造假”神器！研究者可以利用它来让别人看到他想看到的那个“微观世界”。
如果以上数据真实可信，说实话，这研究中最吸引人的不是环氧胶黏剂，也不是机理分析，而是这个无机纳米颗粒！！！
谁要是能商业化这类纳米颗粒，技术上肯定处于国际领先水平，市场上更不愁销路。
那么，无机颗粒到底能对环氧树脂的粘接力有多大的影响？笔者增加了其它科研团队所做的另一组数据[2]，同样是研究无机填料对环氧胶黏剂在铝合金上粘接性能的作用，如下表所示：
从上表可见，添加无机填料确实可以提高环氧胶黏剂对基材的粘接强度，无论是哪种无机颗粒，粘接强度基本随着添加量的增加而呈现先上升后下降的趋势。
该研究者认为“添加无机填料可以形成C-Al和Al-O-C等化学键，降低改性环氧树脂的内聚力，增加粘合剂和铝合金之间的附着力，并增加剥离和剪切强度。”
此外，笔者认为或许还可从以下几点考虑无机填料对环氧胶黏剂粘接力的影响：
1）无机填料相当交联点，可以提高体系的交联密度；此外，无机填料对于树脂有补强作用。这两个作用皆可提高环氧胶黏剂的内聚强度，从而提高胶黏剂的粘接强度。
2）无机填料可以降低环氧胶黏剂的体积收缩率，减少环氧胶黏剂的内应力，从而提高了对界面的附着力。
1. L. Zhai，Materials Letters 60 (2006) 3031–3033
2. 郭伟凤，无机填料对环氧树脂胶粘剂的粘接性能的影响
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以上信息仅供参考、交流，不保证数据准确性。
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