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化学接合
成型品的化学接合方法包括使用粘合剂的方法，和在成型品表面与有机溶剂溶化的方法。但是TORELINA™因高结晶性而具有优异的耐化学药品性，所以不适用于溶剂接合。TORELINA™唯一能使用接合的化学方法就是粘合剂方法。但是与接合稍微有不同，封装也可归于化学接合的一种，例如箱型成型品的电子回路的绝缘封装。
Ⅰ. 粘合剂接合
PPS具有高结晶性和低浸润性，属于粘合性能较低的热塑性树脂。粘合剂接合法是粘合剂的相应官能团与热塑性树脂相互发生化学反应，接合在一起而获得了接合强度。对于PPS树脂，一般使用环氧系、氰基丙烯酸酯系、硅酮系、聚酰亚胺系等粘合剂。但是不管使用哪类粘合剂，粘合剂接合的接合强度要比物理接合和螺丝连接的接合强度要低。因此，TORELINA™用于结构部件时，要事先做好充分的考虑。
Ⅱ. 评价方法
图10.2显示了粘合剂接合法的评价方法，先将一个哑铃片（ASTM 1号，未经过表面处理）切成两半，然后将粘合剂涂在上面，面积为0.5cm2，之后放置在合适的条件下让粘合剂固化，固化的条件根据粘合剂的种类而不同，请参考粘合剂厂家推荐使用的固化条件。等接合试样完全固化后，将其放置在一个标准环境中24小时以上，再使用拉伸试验仪求得剪切断裂负荷（N），然后根据接合面积，将剪切断裂负荷换算为接合力（MPa）。
当断裂发生后，观察到的断裂表面可归为(1)～(3)三种模式中的一种。如果接合表面(母材与粘合剂的交界处）的强度是最低的，可能发生界面破坏。如果粘合剂自身的强度是最低的，可能发生凝集破坏。如果母材表面层的强度是最低的，可能发生母材破坏。
◆破环模式的分类
- 1. 界面破坏: 破坏（剥离）发生在PPS树脂和粘合剂交界处。
- 2. 凝集破坏: 破坏发生在粘合剂内部。
- 3. 母材破坏 (交互破坏):破坏表面完全在母材一侧（PPS），或者部分在母材一侧（PPS），部分在粘合剂一侧。
图 10.2 粘合剂方式接合试验方法
Ⅲ. 硅胶接合
硅树脂结合剂有很多种类。大致可根据以下三个因素进行分类：（1）固化温度（室温固化和加热固化）；（2）是否需要使用固化剂（1液型或2液型）；（3）固化反应（缩合反应和加成反应）。每种类型都有它固有的特性。一般来说，对于室温固化类，固化是从与空气（湿度）接触的表面开始，逐渐向更深的部分进行的。由于固化速率受室温、湿度（缩合反应类）、与空气接触的面积以及更深部分深度等的影响，所以很难控制固化时间，导致固化时间过长，这就增加了生产周期成本。正因为这个原因，加热固化类型在生产管理方面具有优异性，因为固化进程的均一性和迅速性，使得时间的管理更容易些。对于基于缩合反应的固化反应类，在反应过程中会产生反应副产物（气体），所以这类不适用于密封系统。正因为如此，从工作环境的角度来看，加成反应类型更适合于接合工艺。但是需要注意的是，加成反应使用了铂催化剂，如果接合部件的表面含有抑制铂催化剂反应的成分（催化剂中毒），将可能发生固化抑制，而不能获得足够的接合强度。
表10.1列出了使用硅胶粘合剂的TORELINATM™的接合性。
表 10.1 硅胶粘合剂（商用产品）
| 粘合剂 | 制造商 | 产品编号 | 固化方式 | 固化时间 |
|---|---|---|---|---|
| 粘合剂(1) | 道康宁•东丽 | SE 1714 | 固化剂一液，加热，加成反应 | 150℃ × 0.5 hr |
| 粘合剂(2) | SE 1816CV | 固化剂二液，加热，加成反应 | 100℃ × 1.0 hr | |
| 粘合剂(3) | 信越化学 | KE-1833 | 固化剂一液，加热，加成反应 | 150℃ × 1.0 hr |
◆试验例1-粘合剂的类型和接合强度-
表10.2列出了TORELINA™ 相同类型的接合性能的测试结果。对于这次试验中所使用所有的硅胶接合剂，没有观察到固化抑制。根据硅胶类型不同，所得到的接合强度也有差异。
表 10.2 TORELINA™的硅胶接合性能（接合厚度：1mm，未经过表面处理）
| TORELINA Grade |
Silicone adhesive type | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Adhesive (1) | Adhesive (2) | Adhesive (3) | |||||||
| Adhesion strength (MPa) |
Cure state | Fracture state | Adhesion strength (MPa) |
Cure state | Fracture state | Adhesion strength (MPa) |
Cure state | Fracture state | |
| A504X90 | 1.9 | Cured | Cohesion | 1.0 | Cured | Cohesion | 2.9 | Cured | Cohesion |
| A575W20 | 2.3 | Cured | Cohesion | 1.0 | Cured | Cohesion | 2.9 | Cured | Cohesion |
◆试验例2-接合层的厚度关联-
图 10.3 接合层厚度与接合强度的关系对于粘合剂接合，接合强度可取决于接合层的厚度，如图10.3和表10.3所示。可以看到以下趋势：接合层越薄，接合强度越高。
表10.3 接合层厚度关联
| Item | Adhesive layer thickness(mm) | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| 0.1 | 0.5 | 1.0 | 2.0 | ||
| Adhesion strength | MPa | 3.6 | 3.3 | 2.9 | 2.0 |
| Cure state | Cured | Cured | Cured | Cured | |
| Fracture mode | Cohesion | Cohesion | Cohesion | Cohesion | |
◆试验例3-硅胶粘合试片的耐久性-
图 10.4 粘合剂接合的耐久性（A575W20)
图10.4和表10.4显示的是使用硅胶粘合剂③进行接合的TORELINA™ A575W20试验片的耐久性试验结果（接合层厚度：1mm，未经过表面处理）。
可以通过干热处理和湿热处理观察到，经过这些类型的处理后，强度会变得比初始强度要高。从凝集破坏到交互破坏的模式改变的事实可以判断，接合部位的固化状态随时间的推移而发生变化，从而影响了断裂模式。
表 10.4 耐久性试验后的断裂模式
| Treatment for ensuring durability |
Treatment time (hr) or treatment cycle | |||
|---|---|---|---|---|
| 0 | 48 | 500 | 1000 | |
| 120℃ dry-heat | Cohesion fracture | Alternating fracture | Alternating fracture | Alternating fracture |
| 85℃×85%RH | Cohesion fracture |
Alternating fracture |
Alternating fracture |
Alternating fracture |
| Cold cycle (-40⇔130℃、1hr each) |
Cohesion fracture |
Interface fracture |
Interface fracture |
Interface fracture |
另外，对于冷热循环处理，可以看出强度要比初始强度低，断裂模式也变成界面破坏。推测在进行冷热循环处理时，由于在高温与低温之间反复循环，使成型品与粘合剂界面之间的线膨胀发生差异而引起变形现象，因此界面的接合强度随着时间的推移会降低。
Ⅳ. 环氧粘合剂
环氧粘合剂不仅用于接合技术，而且还用于箱型成型品的电子回路的绝缘封装（铸封）。近年来，PPS树脂已经应用于混合动力汽车和电动汽车的动力模块部分，其中，要求能与环氧树脂良好接合性的案例也在增加。 环氧粘合剂（环氧树脂）和硅胶粘合剂一样可分为几种不同类型。作为特征之一，它能与胺类、聚酰胺类、咪唑类、聚硫醇类和酸酐类等多种固化剂进行固化。而且根据固化剂类型的不同，在耐热性和耐冲击性能方面有良好的表现。
关于TORELINA™的环氧接合性能，表10.5列出了所用的环氧粘合剂。
表 10.5 环氧粘合剂 （商用产品）
| 粘合剂 | 生产厂商 | 基础成分 | 固化剂 | 基础成分/固化剂的配合比 | 固化条件 |
|---|---|---|---|---|---|
| 粘合剂(4) | 三油兴业 | EC-260 | H-560 | 100 / 90 | 130℃×3hr |
| 粘合剂(5) | 长濑化学 | XNR5002 | XNH5002 | 100 / 90 | 130℃×3hr |
虽然PPS树脂和环氧粘合剂相互间的亲和性很高，但是用于上述提到的汽车零件的封装用的领域时，接合强度显得不足。TORELINA™传统系列规格，有必要进行前处理（如喷砂处理等）才能达到必要的接合强度，而改良型A610EA1通过增加接合表面积和锚固效果来改善其物理接合力，不需要前处理，如图10.5所示。另外改良型品名A490MA50和A495MA1，则通过增加成型品表面与环氧粘合剂之间的反应点的数量，得到更高的化学接合力，如图10.6所示
图 10.5 改善物理接合力的方法
图 10.6 改善化学接合力的方法
◆试验例1-TORELINA™中与环氧粘合剂良接合规格-
表10.6列出了TORELINA™的环氧接合特性。那些与环氧粘合剂接合良好的规格，它们的接合强度比一般高填充规格的接合强度大2～3倍。只有A610EA1的断裂模式发生在PPS成型品的表层（母材破坏），可推测为与环氧树脂粘合机理的差异造成的（图10.5和10.6）。
表 10.6 TORELINA™ 的环氧接合特性（粘合剂⑤， 未经过预处理)
| Item | General high filler | Good epoxy adhesion | Good epoxy adhesion and heat cycle resistance |
||
|---|---|---|---|---|---|
| A310MX04 | A610EA1 | A490MA50 | A495MA1 | ||
| Density | (kg/m3） | 1970 | 1900 | 1820 | 1710 |
| Adhesion strength |
(MPa) | 3.0 | 8.0 | 9.1 | 10.0 |
| Fracture state | Interface | Base material | Interface | Interface | |
◆试验例2-粘合剂的种类和接合强度-
表10.7列出了TORELINA™相同规格的粘合剂测试的试验结果。对于TORELINA™ A490MA50和A495MA1，在试验时使用不同的粘合剂，并没有观察到差异，两者都具有很高的接合强度。
表 10.7 TORELINA™ 的环氧粘合剂性能（未经过预处理)
| TORELINA Grade |
Epoxy adhesive type | |||
|---|---|---|---|---|
| Adhesive (4) | Adhesive (5) | |||
| Adhesion strength (MPa) |
Fracture state | Adhesion strength (MPa) |
Fracture state | |
| A490MA50 | 9.5 | Base material/Interface |
9.1 | Interface |
| A495MA1 | 10.9 | Interface | 10.0 | Interface |