【国家标准(GB)】 结构胶粘剂 粘接前金属和塑料表面处理导则

ICS83.180
中华人民共和国国家标准
GB/T21526—2008/ISO17212:2004结构胶黏剂
粘接前金属和塑料
表面处理导则
Structural adhesives--Guidelines for the surfacepreparation of metals and plastics prior to adhesive bonding（ISO17212:2004,IDT）
2008-04-01发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会
2008-09-01实施
CB/T21526—2008/ISO17212:2004前言
规范性引用文件
术语和定义
初始处理方法
表面改性
处理方法
耐久性的评价
本标准等同采用ISO17212:2004《结构胶黏剂本标准等同翻译ISO17212:2004。为了便于使用，本标准做了下列编辑性修改：“本国际标准”一词改为“本标准”；删除国际标准的前言。
本标准由中国石油和化学工业协会提出。本标准由全国胶黏剂标准化技术委员会归口。GB/T21526—2008/ISO17212:2004粘接前金属和塑料表面处理导则》。本标准起草单位：上海康达化工有限公司、上海橡胶制品研究所、江苏熙松林粘合剂厂。本标准主要起草人：侯一斌、陈云传、李易、李宪权、刘鹏凯。GB/T21526-—2008/ISO17212:2004引言
不同材料的粘接效果不尽相同，有的材料未经特殊处理则不能粘接。表面对粘接的适应性取决于表而处理程度、接头设计、所要实现的功能(粘接、密封等)以及所处的使用环境。大多数胶黏剂粘接前缩要对表面进行一定程度的处理。对于那些容易产生弱化或疏松表层、应力裂纹或受到溶剂侵蚀的材料表而通常需要进行特殊的处理。经适当的处理后，大多数常见金屑的粘接效果令人满意。除非有污染物或残留的脱模剂，热固性塑料（如环氣和聚酯复合材料）通常无需处理就能很好地粘接。相反，大多数热塑性塑料由于表面能低，需要进行特殊的表而处理。
些涂料可以提供极好的表而性能，尤其是汽车工业使用的水基阳离子电泳底漆。然而，应该检查涂料与基材界面的稳定性。涂层的表面，即使是新鲜表面也需要通过处理来提高自由能使其易于浸润。\-些胶裂剂具有溶解轻质油和某些聚合物材料的能力。因此，对于不涉及“安全性要求”的接头，一些表通在粘接前不需要进行任何处理。为了使接头具有最佳的环境耐久性，传统的处理方法通常由按以下顺序的三个步骤组成，但并非每个步骤均是必需的：
清除污染物；
物理诱导的表而改性；
化学处理。
然面，立法的压力推动着新方法的建立和引入，将上述各独立的步骤组合使用，并逐步禁止使用一些危害性较大的化学品。
--些常见的处理方法，尽管在细节上会有些差异，均可用于大多数热固性和热塑性塑料的表面处理。与之相比，不同的金属表面通常需要用不同的方法处理。为使金属接头具有最佳的耐久性，通常需要引人更为复杂和特殊的处理方法。本标准叙述了一些金展和塑料表面处理的基本方法（见第7章）。1范围
1.1概述
GB/T21526—2008/IS017212:2004结构胶黏剂粘接前金属和塑料
表面处理导则
本标准提供和描述了部件粘接前表面处理的通用方法，用于实验室评价或制造过程。本标准适用于常见的金属和塑料表面。
2表面
本标准涉及的表面包括以下金属和塑料(包括含有填料和有表面涂层的塑料)系列：金属
钢(低碳钢）
钢(不锈钢）
水基阳离子电泳漆
醇酸树脂
环氧树脂
聚氨酯
热塑性塑料
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物
缩醛树脂
聚丙烯酸酯
聚酰胺
聚碳酸酯
聚醚醚酮
聚乙烯
聚酰亚胺
聚甲基丙烯酸甲酯
聚苯醚
GB/T21526—2008/ISO17212:2004聚丙烯
聚苯乙烯
聚四氟乙烯
聚氟乙烯
热固性塑料
醇酸树脂
聚烯丙基邻苯二甲酸酯
氮基树脂
环氮树脂
酚醛树脂
聚氨氮酯
腺基树脂（见上述氨基树脂）
1.3方法
本标准所述的用尔表耐清洗和改性的各种方法选自现今沿用的些最好的方法，这些方法可以通过不同的组合，形成最有效的处理方式，使胶接接头获得所需的环境耐久性。2规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用件，其随后所有的修改单（不包括撇误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的吸新版本。凡起不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准，ISO472塑料训汇
EN923胶黏剂术语和定义
BS5350-C5，晓黏剂的试验方法
3术语和定义
性粘接物拉伸剪切强度的测定
ISO472、EN923以及下列术语和定义适用于本3.1
以高聚物为主要成分，可以经流动成型为最终产品的材料。注：由于本标准的特殊而要，塑料也包含涂料。在下文中，应理解仅有一小部分涂料表面可以承受超过额定负载的裁荷，但那些用于汽车工业的水基电化学涂料和应用于金属板预涂处理的丙烯酸、环氧和聚酯涂料是典型的例外。
过打磨或喷砂使金属和塑料（包括涂料）表面浅层粗化，基本上都能提高最终胶接接头的性能。4安全
本标准的使用者应熟悉实验室的常规操作和必要的工业卫生原则。本标准并未提出所有的安全问题，使用者有责任建立符合相关的国家卫生、安全和环境法规的操作规程。
浓酸、浓碱和氧化剂（如三氧化铬、重铬酸盐和含铬溶液)都是具有高度腐蚀性的化学物质。溅出物能严重损伤皮肤和眼及损坏普通的衣物。在使用这些化学物质时，应穿戴保护用品（如外衣、手套和护镜或面罩）。
GB/T21526—2008/ISO17212:2004同样，在使用溶剂时应来取适当的预防措施。至少应使用防护眼和手套（或合适的防护油需）。尽可能使用异丙醇作为溶剂，也可以使用酮（丙酮或甲乙酮)或那些虽然受到反对，但符合蒙特利尔公约和国家法规要求的含卤素溶剂。醇和酮（尤其酮）是易燃的。所有这些物质在一定浓度下都有麻醇性，应注意操作环境的蒸气密度，进行适当的通风排气。不要让清洗剂接触皮肤。滥用会导致皮炎。下列方法涉及一些有危险的操作、材料和专卖的化学品。因此，有必要遵循供应商的使用说明，研究相关的卫生和安全资料，建立相应的操作规程。废弃物应由法定处理机构根据国家法规的要求进行处理，应征询法定处理机构的建议。警告—当制备溶液时：
一决不能把水加入酸中。
一一定要把酸缓慢平稳地加入正在搅拌的溶液中。放热反应会加热所制备的混合物，如果发生会加剧污染危害，必须特别的注意。5初始处理方法
5.1概述
当粘接涉及安全性要求的结构时，应采用最佳的处理方法。这就要求使用适当的方法清洗和改性表面，这些表面可能是无机或有机的涂层，甚至也可能是两者的结合。相反，当接头仅仅承受轻微的或额定负荷时，使用能溶解轻质油的胶黏剂可以只进行简单的表面处理，甚至不用逃行表而处理。表面处理应征询制造商的建议。
5.2搬运、清洗和储存
5.2.1搬运
在处理之前应尽可能少地触摸要粘接的表面，更不能直接触摸处理后的表面。如果搬运是不可避免的，那么应戴清洁的、无绒的棉布或尼龙手套。5.2.2清洗
尽可能使用水性清洗剂清除油脂残留物，非离子清洗剂有良好的效果。专用的碱性清洗剂对金风有很好的效果，可以去除碳氢化合物，而强碱性清洗剂还可以去除金屑皂和盐类。但是，铝不能用强破性清洗剂清洗，应确保铝不与含有氢氧化钠的清洗剂接触。一些专用的混合液筛加热使用，而另一些则使用阳极或阴极电流。无论使用何种清洗剂，部件应彻底冲洗干净并用60℃的干燥空气干燥10min左右。
如果需要用溶剂去除标记或涂料时，应尽可能使用异丙醇，也可以使用丙酮、甲乙酮或其他许可的溶剂（见第4章）。溶剂可能因为溶解作用或引起应力裂纹而导致一些热塑性材料的严损坏。聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物等塑料更易于产生应力裂纹。超声波清洗适用于小型部件的处理。通常是不赞同使用蒸气浴的，但推荐用于钛及钛合金的处理，即便如此也不能使用含氮溶剂。某些工业生产过程可能或确实对在处理过程中和处理后的表面产生损害。使用设备时经常有有害灰尘、烟雾和蒸气排放到空气中，油蒸气、脱模剂喷雾和电镀车间的空气尤其有害。因此，表面处理（和粘接)应在不受污染的隔离区域内进行。5.2.3储存
必须清楚实验室储存和在工业生产中的工序间之间的差别，前者用于对表面或胶黏剂性能的判定。用于这种目的时，贮存条件应为(23士2)℃的环境温度和(50士5)%的相对湿度。除低碳钢等易于发生不良氧化的材料外，部件的储存时间可以长至8h。这些表面在处理后应尽可能快地进行粘接，粘接前应储存在干燥空气中。无论在什么情况下，操作时不能触摸处理过的表面。处理过的表面应保存在密闭的容器中或用合适的非污染性的材料覆盖，如未漂白的牛皮纸。3
GB/T21526-—2008/ISO17212:2004工业产生要求达到其标准中规定的性能。为达到这一目的，应建立操作规程以保证表面处理的完整性在组装前受到的破坏程度是可以接受的。尤其应注意由于氧化、冷凝和污染(特别是脱模剂)造成损害的可能性，决不能在表面处理区内使用脱模剂。处理过的表面应立即粘接，除特殊情况外不要超过4h。
6表面改性
6.1物理方法：机械法（磨蚀）
6.1.1打磨
打磨可以用水磨砂纸（45m到106um粒度）或无纺砂布进行湿磨或干磨。打磨应按以下的步骤依次行：
先横向打磨，直到表面都有均匀的轻度划痕为止。a）
然后在垂直方向进行同样地打磨，直到步骤a)产生的所有划痕都被磨去。b）
再环向打磨（直径≤100.mm），直到步骤b)产生的所有划痕都被磨去，表面均匀一致为止。d）消除碎屑。干应尽可能使用其空，或者在合适的通风柜内用清洁、干燥的空气吹洗。若是湿磨，用纤净的无绒棉布施溶剂擦洗，源干。c）粘接或者进存进工步的表改性处理。部件在粘接前应是燥的，且尽可能快地粘接，最好在1min内完成（见52.3）。可以用不超过65℃的干燥空气加速干燥。
注1：应小心操作脉保料不致成为堵塞物讲且污染物在以上处理过程中不会从上一步骤转移到下一步骤。注2：“水膜\试险题可以指示表面是否清活的方法（见6.3.2e)）。6.1.2喷砂
干法喷砂通常成方金属部件的处理。但定、应小心使用这一方法，避免过度的侵蚀！使用侵蚀作用较小的处理方法对较为整硬的塑料是有效的。已有-些专用的方法可供选用，如以干冰微粒和坚果壳碎刷作为特殊磨料的方法。殷情况下，金属部件通常用45μm至106μm的磨料进符干法喷砂处理，直至表面均一。铁和钢摩料不能用于铝、铜、不锈钢或钛的部件。湿法喷砂是将态浮于冰或蒸汽中的小于或等子16.8μm磨料垂直喷射于表面，对于小型金属部件非常有效。专用的湿然喷穆体系通常含有水溶性添加剂，为防止表而受到进一步的污染，应征询制造商的建议。
的表而处理不建议使用湿法喷砂。无论使用干法或湿法喷砂，都应按6.1.1d)和6.1.1e)步骤进行。6.2物理方法：非机械法
已经建立了许多不使用机械研磨或液体化学品改性表面的方法，主要是通过物理诱导氧化的方法对塑料表而进行有益的化学改性，其中的一些方法还有一定程度的去除污染物的作用。这些专门方法的两个主要实例是等离子放电和火焰处理。由于需要确定这两种方法的最佳工艺条件，建议与设备供应商和经认可的研究实验室一起建立适当的处理方法。以下是一些有用的建议：
a）用氛化性气体火焰诱导表面改性是一种适用于许多塑料的相对简单、快速、有效和经济的方法，这种方法非常适用于形状复杂的部件。常压等离子放电（通常称为电晕放电）也同样快速、有效且经济。然而，由于这一方法设备调b
节困难，难以保持性能稳定，不适用于形状复杂的部件，只适用于形状简单且基本上平坦的部件。
低压等离子放电比火焰氧化更加通用，可以处理复杂形状的部件，通过在放电室选用不同的气c）
体组合可以达到最优化的表面处理。但是，由于高昂的设备成本和表面处理的非连续性操作，GB/T21526—2008/1SO17212:2004降低了这种方法的优势。该方法需要在等离子室内分批处理，而气体火焰和电晕方法可以连续处理。
激光可以用于塑料和金属的表面处理。但是，由于该方法还不够成熟，只能在其他替代方法不适用时使用。
上述方法都不包含液体，所以无需干燥处理过的表面。然而，由于处理方法、表面自身特性和e)
周围环境的不同，处理过的表面的退变方式也不同。以一定方式把上述各种方法组合使用可以获得更广泛适用性，但原则上所有表面应在处理后尽快粘接（见5.2.3)。6.3化学方法
6.3.1背景
化学处理的目的通常是氧化已按照5.2.2清洗和6.1.1和6.1.2磨蚀的表面。由于氧化过程通常要使用及处置强氧化剂，因此开发了一些使用偶联剂的方法，并且一直在不断改进。目前，这些方法趋向于以硅烷化学为基础。这些非常专业化的方法将在6.4中分别讨论。见表1和表2。表1金属及其合金表面处理的基本方法金属及其合金
铝及其合金
阳极化表面：
常规阳极化表面（用铬酸或硫酸处理）
强阳极化表面
磷酸阳极化表面
铜（包括黄铜和青铜）
钢(低碳钢)
钢(不锈钢)
处理方法
脱脂（5.2.2)、磨蚀（6.1)，按照7.2.1.1的要求没蚀后粘接。
脱脂（5.2.2）、轻度打瘤
(6.1.1)，然后粘接。
喷砂（6.1.2)，按照7.2.1.2的
要求没蚀后粘接。
专用方法
脱脂(5.2.2)，在磨蚀(6.1)或按照7.2.1.3的要求没蚀后粘接。
脱脂(5.2.2)，在磨蚀（6.1)或按照7.2.1.4的要求没蚀后粘接。
脱脂（5.2.2)，在按照7.2.1.5
的方法处现后粘接。
脱脂(5.2.2)，在磨蚀(6.1)或按照7.2.1.6的要求没蚀后粘接。
脱脂(5.2.2),在磨蚀(6.1)或按
照7.2.1.7的要求没蚀后粘接。
脱脂(5.2.2)，在蚀(6.1)或按
照7.2.1.8的要求没蚀后粘接。
脱脂（5.2.2)，然后在打磨
(6.1.1)或干法喷砂(6.1.2)后粘接。备注
也可选用码联剂方法（见6.4)。所有阳极化处理的表面，最好在4h内粘接。
强阳极化表面若米经此处描述
的方法处理，不应进行粘接。闪此，要求将表面打毛，也可以使用偶联剂(见6.4)。
粘接前按照专用方法处理。
所列的三种没蚀液都可以使用。任何情况下，此种金属邻不可以打磨或喷砂。不要幕露于蒸气浴中。所列的三种没蚀液都可以使用。也可使用码联剂而且是优先选
用的方法（见6.4)。
也可使用偶联剂而且是优先选
用的方法（见6.4)。
见7.2.1.9。
GB/T21526—2008/ISO17212:2004金属及其合金
涂料：
塑料（包含涂料）
阳离子电冰漆
醇酸树脂
环氧树脂
聚氮酯
热塑性塑料：
丙烯膊-丁二烯-苯乙烯共聚物
缩酯树脂
聚丙烯酸酶
聚酰胺
聚对苯二甲酸丁二醇酯（BTP）
聚碳酸酯
聚醚醚酮
聚艺烯
聚酰亚胺
聚甲基丙烯酸甲酯
聚苯醚
聚丙烯
聚苯乙烯
璨四氟艺烯
聚氯乙烯
热因性塑料：
纤维紫酶（见注1)
醇酸树脂
氮基树脂
环氧树脂（见注2)
聚酯(见注3和注4)
酚醛树脂
聚氮酯树脂
腺基树脂(见上述氮基树脂)
表1(续)
处理方法
蒸汽脱脂（5.2.2)，然后在按
7.2.1.10中方法1或方法2所述的特殊方法处理后粘接。
脱脂(5.2.2)，在打磨(6.1)或按照7.2.1.11的要求没蚀后粘接。备注
钛通常用于涉及安全性要求的
航空领域，应按照7.2.1.10中规定的方法处理。
也可使用偶联剂而且是优先选
用的方法（见6.4)。
塑料（包含涂料）表面处理的基本方法处理方法
均采用通常的清洗和磨蚀处理
方法（见5.2.2和6.1)
这一组塑料通常不易溶于常见
的溶剂，即使是用丙烯酸类的胶黏剂业难以粘接。通常经过火焰或等离子方法处理后，粘接性能可明显改善（见6.2)。
均采用通常的清洗和磨蚀处理
方法（见7.2.2和6.1)。
某些聚酯涂料较难粘接，其中的些可以通过火焰或等离子方法处理后得到明显改善。
下列引用的化学处理方法是针
对以下热塑性材料建立的，当使用其他方法效果不好时，使用这些方法效果能得以明显改善。
丙烯腊-丁二烯-苯乙烯共聚物
见7.2.2.1
聚缩醛
聚酰胺
见7.2.2.2
见7.2.2.3
聚对苯二甲酸丁二醇酯
见7.2.2.4
聚乙烯
聚丙烯
聚四氟乙烯bZxz.net
见7.2.2.5
见7.2.2.6
见7.2.2.7
使用6.4中一种或几种方法的组
合，很可能提高这些材料接头的耐久性。
1）若用环氧胶黏剂粘接，粘接
前在93℃下加热1h，且趋
热粘接。要避免热的胶黏
剂提前固化。
2）如果在加热下粘接，确保在
粘接前已经去除表面水分。
使用低模量胶黏剂以改善
脆性胶衣表面的负荷分布。
6.3.2化学试剂和溶液
GB/T21526—2008/SO17212:2004表面化学改性方法的有效性取决于各个工艺过程完整性的保持程度。特别是在使用没蚀液时，专业性的建议很有帮助，应遵循以下要求。要求：
a）使用蒸馏水或去离子水，固体含量不应超过50mg/kgpH值应在6.5至8.5之间，电导小于20μS。
溶液配制要准确（工业级或试剂级材料精确到土1%），并通过定期取样、分析和相关文件记录b）
来保持。当配制、使用溶液时，只能使用聚乙烯、聚丙烯或聚四氟乙烯器Ⅲ。c）废弃的原料、化学品和其他溶液应按照法规要求，由法定的处置机构处置。应征询法定处置机构的建议。
漂洗可采用水喷淋或在有流动水的槽中浸泡的方法（见要求a)），无论哪种情况都应充分冲洗d)
以保证彻底清除残留物。
e）“水膜”试验可以指示表面是否洁净。将表面浸人水（见要求a))中，取山后水膜连续均匀并能保持30S，则可以认为表面洁净，达到了适合粘接的最佳条件。虽然表面清净可提高耐久性，但不能期望增加粘接强度。
6.4组合方法
6.4.1概述
已经建立了一些将磨蚀和化学处理相结合的表面处理方法，这些化学处理方法通常使用硅烷偶联剂，但不是必须的。
6.4.2干法
6.4.2.1背景
干法适用于金属和塑料表面，已有两种基于专用技术的方法。应征询制造商或供应商的意见，根据所要处理的表面选择特定的处理方法。6.4.2.2硅烷化磨料
用硅烷化磨料（通常是金刚砂）喷砂表面，有要求时进行清洗和磨蚀（见5.2.2和6.1）。根据所选用的方法，必要时对处理过的表面在粘接之前用特殊底涂剂迹行处理。6.4.2.3火焰处理
按照制造商的说明书，将已进行过适当处理的表面（见5.2.2和6.1）暨于特定的火焰中进行化学改性。
6.4.3湿法
6.4.3.1背景
两种湿态处理方法的原理相似，通常使用的原料也都是硅烷或相关的偶联剂，但使用的原料种类有很大不同。这两种方法适用于金属和塑料，选用哪种方法取决于特定的材料。因此，应向制造商或供应商征询适用于所要处理表面的专用方法。6.4.3.2打磨中改性
在对表面进行最初的清洗后（见5.2.2)，按照6.1.1中6.1.1a)至6.1.1c)的要求进行湿磨。然后，在粘接之前采用专门的方法，按照制造商的说明书要求进行处理。一些水基的溶液也可以指示表面是否处于适合粘接的状态，这是通过使用与胶黏剂表面张力相匹配的液体来实现的。
6.4.3.3打磨后改性
在按照5.2.2和6.1进行表面清洗和磨蚀后，粘接前根据制造商要求，采用专门的方法处理。
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