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膠黏劑的應用理論

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    299 0 haote 發表於 2018-9-26 23:26:24
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    1、吸附理論


    人們把固體對膠粘劑的吸附看成是膠接主要原因的理論,稱為膠接的吸附理論。


    理論認為:粘接力的主要來源是粘接體係的分子作用力,即範德華引力和氫鍵力。當膠粘劑與被粘物分子間的距離達到10-5埃時,界麵分子之間便產生相互吸引力,使分子間的距離進一步縮短到處於最大穩定狀態。


    根據計算,由於範德華力的作用,當兩個理想的平麵相距為10埃;時,它們之間的引力強度可達10-1000MPa;當距離為3-4埃;時,可達100-1000MPa。這個數值遠遠超過現代最好的結構膠黏劑所能達到的強度。因此,有人認為隻要當兩個物體接觸很好時,即膠粘劑對粘接界麵充分潤濕,計算值是假定兩個理想平麵緊密接觸,並保證界麵層上各對分子間的作用同時遭到破壞時,也就不可能有保證各對分子之間的作用力同時發生。


    膠粘劑的極性太高,有時候會嚴重妨礙濕潤過程的進行而降低粘接力。分子間作用力是提供粘接力的因素,但不是唯一因素。在某些特殊情況下,其他因素也能起主導作用


    2、化學鍵形成理論

    化學鍵理論認為膠粘劑與被粘物分子之間除相互作用力外,有時還有化學鍵產生,例如硫化橡膠與鍍銅金屬的膠接界麵、偶聯劑對膠接的作用、異氰酸酯對金屬與橡膠的膠接界麵等的研究,均證明有化學鍵的生成。


    但化學鍵的形成並不普通,要形成化學鍵必須滿足一定的量子化條件,所以不可能做到使膠粘劑與被粘物之間的接觸點都形成化學鍵。況且單位粘附界麵上化學鍵數要比分子間作用的數目少得多,因此粘附強度來自分子間的作用力是不可忽視的。


    3、弱界層理論

    當液體膠粘劑不能很好浸潤被粘體表麵時,空氣泡留在空隙中而形成弱區。又如,當中含雜質能溶於 熔融態膠粘劑,而不溶於固化後的膠粘劑時,會在固體化後的膠粘形成另一相,在被粘體與膠粘劑整體間產生弱界麵層(WBL)。


    產生WBL除工藝因素外,在聚合物成網或熔體相互作用的成型過程中,膠粘劑與表麵吸附等熱力學現象中產生界層結構的不均勻性。不均勻性界麵層就會有WBL出現。這種WBL的應力鬆弛和裂紋的發展都會不同,因而極大地影響著材料和製品的整體性能


    4、擴散理論

    兩種聚合物在具有相容性的前提下,當它們相互緊密接觸時,由於分子的布朗運動或鏈段的擺產生相互擴散現象。


    這種擴散作用是穿越膠粘劑、被粘物的界麵交織進行的。擴散的結果導致界麵的消失和過渡區的產生。粘結體係借助擴散理論不能解釋聚合物材料與金屬、玻璃或其他硬體膠粘,因為聚合物很難向這類材料擴散。


    5、靜電理論

    當膠粘劑和被粘物體係是一種電子的接受體-供給體的組合形式時,電子會從供給體(如金屬)轉移到接受體(如聚合物),在界麵區兩側形成了雙電層,從而產生了靜電引力。


    在幹燥環境中從金屬表麵快速剝離粘接膠層時,可用儀器或肉眼觀察到放電的光、聲現象,證實了靜電作用的存在。但靜電作用僅存在於能夠形成雙電層的粘接體係,因此不具有普遍性。


    此外,有些學者指出:雙電層中的電荷密度必須達到1021電子/厘米2時,靜電吸引力才能對膠接強度產生較明顯的影響。而雙電層棲移電荷產生密度的最大值隻有1019電子/厘米2(有的認為隻有1010-1011電子/厘米2)。因此,靜電力雖然確實存在於某些特殊的粘接體係,但決不是起主導作用的因素。


    6、機械作用力理論

    從物理化學觀點看,機械作用並不是產生粘接力的因素,而是增加粘接效果的一種方法。膠粘劑滲透 到被粘物表麵的縫隙或凹凸之處,固化後在界麵區產生了齧合力,這些情況類似釘子與木材的接合或樹根植入泥土的作用。


    機械連接力的本質是摩擦力。在粘合多孔材料、紙張、織物等時,機械連接力是很重要的,但對某些堅實而光滑的表麵,這種作用並不顯著。
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