黏著劑厚度對拉伸強度及破壞模式的影響

本節將探討黏著劑厚度在不同接合面粗糙度對黏著接合拉伸強度的影

響。表 3.4 為金屬與 PE 接合面為平滑表面(R=0)的拉伸強度，圖 3.19 為其 黏著劑厚度對黏著接合強度的影響，圖 3.19 中的三條曲線分別代表金屬與 PE之間不同的接著強度。由圖3.19可以發現當兩者的接著強度為0.25u_mp⁰ 及 1.0u_mp⁰ 時，其黏著劑厚度對拉伸強度並無明顯的趨勢，在此接著強度下，破 壞模式為接合面破壞，由3.1 節的結果顯示，接合面破壞的拉伸強度主要是 由接合面的幾何主導，因此黏著劑厚度對其接合強度並無明顯的影響。

而當接合面接著強度為 4.0u_mp⁰ 時，其破壞模式轉為黏著劑破壞。由圖 3.19可以發現，在接著強度為4.0u⁰_mp的黏著劑厚度與拉伸強度關係曲線中，

增加黏著劑厚度，會降低黏著接合拉伸強度，Adnan 及Sun[18]亦觀察到相 同結果。此現象可以藉由黏著劑的密度分佈進行討論，圖 3.20(a)至(c)分別

為平滑接合面其黏著劑厚度分別為3nm、4nm 及 6nm 的分子密度分佈圖。

由圖3.20(a)可以發現，厚度為3nm 的分子密度分佈是由多個高密度區域組

成，由於黏著劑厚度較小，幾乎所有黏著劑皆屬於高密度區域，當黏著劑 厚度增加，其高密度區域占整體黏著劑的比例即隨之下降。在黏著劑厚度 為 6nm 的密度分佈圖中，可以明顯的看到黏著劑的中心有一段密度分佈較 為平緩均勻的區域。由於高密度區域可以阻止黏著劑孔洞的形成，因此黏 著劑厚度越小，其黏著拉伸強度會越高。

表3.5為金屬與 PE接合面粗糙度 R=0.2的拉伸強度，其黏著劑厚度對 黏著接合拉伸強度的影響如圖 3.21 所示，其結果與平滑接合面的結果雷 同。接著強度為0.25u_mp⁰ 及 1.0u_mp⁰ 時，由於其破壞模式為接合面破壞，因此 三種不同黏著劑厚度的拉伸強度並無明顯差異。而在接著強度為 4.0u_mp⁰ 的 模擬中，可以看到不同厚度對黏著接合拉伸強度有明顯的影響，隨著黏著 劑厚度增加，其黏著拉伸強度隨之下降。其造成的原因與平滑接合面的原 因相同，均是由於黏著劑分子密度分佈的影響，黏著劑厚度越小，高密度 區域占整體黏著劑的比例越高，隨著黏著劑厚度增加，其高密度比例隨之 下降，連帶使得拉伸強度下降。

圖3.22為接合面粗糙度R=0.4，不同金屬與PE的接著強度，其黏著劑 厚度與拉伸強度的關係，詳細數值如表3.6 所示。當破壞模式為接合面破壞 時，黏著劑厚度對結構拉伸強度無明顯的影響，但破壞模式為黏著劑破壞

時(u_mp =4.0u_mp⁰ )，黏著劑厚度增加，會使結構的拉伸強度下降。但是相較 於前述另外兩種不同粗糙度的接合面(R=0、0.2)，其厚度對拉伸強度的影響 較不明顯，由圖 3.18(c)可以發現，由於在接合面粗糙度 R=0.4 下，其黏著 劑的分子密度分佈受到粗糙度的影響，密度分佈較為平均，高密度區域無 論在何種厚度，佔整體黏著劑的比例皆很低，因此高密度區域的影響對接 合面粗糙度R=0.4較不明顯，使得黏著劑厚度與拉伸強度的趨勢較不明顯。

由以上的討論可以得知，平滑接合面有最佳的拉伸強度，而粗糙接合

面會降低黏著接合拉伸強度，在 Rottler 與 Robbins[6]的研究中，也有相同 的結果，當破壞模式為接合面破壞時，粗糙接合面的強度會略低於平滑接 合面。而增加黏著物與黏著劑之間的接著強度u_mp，可以大幅提升黏著接合 拉伸強度，並且破壞模式會由接合面破壞轉為黏著劑破壞，此現象與Adnan

及Sun[18]的模擬結果相符。此外，當破壞模式為接合面破壞時，黏著劑的

厚度對於結構的拉伸強度並無明顯的影響；但是當破壞模式轉變為黏著劑 破壞時，其黏著劑厚度對結構的拉伸強度便會有明顯的影響，黏著劑厚度 越小，其拉伸強度越高。