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膠粘劑應(yīng)用理論

文章出處:常見問題 責(zé)任編輯:東莞市光合新材料科技有限公司 發(fā)表時間:2017-12-07
  
  聚合物之間,聚合物與非金屬或金屬之間,金屬與金屬和金屬與非金屬之間的膠接等都存在聚合物基料與不同材料之間界面膠接問題。膠接是綜合性強,影響因素復(fù)雜的一類技術(shù),而現(xiàn)有的膠接理論都是從某一方面出發(fā)來闡述其原理,所以至今全面唯一的理論是沒有的。
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(rèn)為:粘接力的主要來源是粘接體系的分子作用力,即范德化引力和氫鍵力。當(dāng)膠粘劑與被粘物分子間的距離達到10-5Å時,界面分子之間便產(chǎn)生相互吸引力,使分子間的距離進一步縮短到處于最大穩(wěn)定狀態(tài)。
  根據(jù)計算,由于范德華力的作用,當(dāng)兩個理想的平面相距為10Å時,它們之間的引力強度可達10-1000MPa;當(dāng)距離為3-4Å時,可達100-1000MPa。這個數(shù)值遠遠超過現(xiàn)代最好的結(jié)構(gòu)膠粘劑所能達到的強度。因此,有人認(rèn)為只要當(dāng)兩個物體接觸很好時,即膠粘劑對粘接界面充分潤濕,計算值是假定兩個理想平面緊密接觸,并保證界面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(fā)生。
  膠粘劑的極性太高,有時候會嚴(yán)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(dǎo)作用。
化學(xué)鍵形成理論
  化學(xué)鍵理論認(rèn)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(xué)鍵產(chǎn)生,例如硫化橡膠與鍍銅金屬的膠接界面、偶聯(lián)劑對膠接的作用、異氰酸酯對金屬與橡膠的膠接界面等的研究,均證明有化學(xué)鍵的生成。但化學(xué)鍵的形成并不普通,要形成化學(xué)鍵必須滿足一定的量子化`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(xué)鍵。況且,單位粘附界面上化學(xué)鍵數(shù)要比分子間作用的數(shù)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。
弱界層理論
  當(dāng)液體膠粘劑不能很好浸潤被粘體表面時,空氣泡留在空隙中而形成弱區(qū)。又如,當(dāng)中含雜質(zhì)能溶于熔融態(tài)膠粘劑,而不溶于固化后的膠粘劑時,會在固體化后的膠粘形成另一相,在被粘體與膠粘劑整體間產(chǎn)生弱界面層(WBL)。產(chǎn)生WBL除工藝因素外,在聚合物成網(wǎng)或熔體相互作用的成型過程中,膠粘劑與表面吸附等熱力學(xué)現(xiàn)象中產(chǎn)生界層結(jié)構(gòu)的不均勻性。不均勻性界面層就會有WBL出現(xiàn)。這種WBL的應(yīng)力松弛和裂紋的發(fā)展都會不同,因而極大地影響著材料和制品的整體性能。
擴散理論
  兩種聚合物在具有相容性的前提下,當(dāng)它們相互緊密接觸時,由于分子的布朗運動或鏈段的擺產(chǎn)生相互擴散現(xiàn)象。這種擴散作用是穿越膠粘劑、被粘物的界面交織進行的。擴散的結(jié)果導(dǎo)致界面的消失和過渡區(qū)的產(chǎn)生。粘接體系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。
靜電理論
  當(dāng)膠粘劑和被粘物體系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(zhuǎn)移到接受體(如聚合物),在界面區(qū)兩側(cè)形成了雙電層,從而產(chǎn)生了靜電引力。
  在干燥環(huán)境中從金屬表面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(xiàn)象,證實了靜電作用的存在。但靜電作用僅存在于能夠形成雙電層的粘接體系,因此不具有普遍性。此外,有些學(xué)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(chǎn)生較明顯的影響。而雙電層棲移電荷產(chǎn)生密度的最大值只有1019電子/厘米2(有的認(rèn)為只有1010-1011電子/厘米2)。因此,靜電力雖然確實存在于某些特殊的粘接體系,但決不是起主導(dǎo)作用的因素。
機械作用力理論
  從物理化學(xué)觀點看,機械作用并不是產(chǎn)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面的縫隙或凹凸之處,固化后在界面區(qū)產(chǎn)生了嚙合力,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(zhì)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面,這種作用并不顯著。
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