膠粘劑粘接原理

粘接原理1、機械理論認為，膠粘劑必須滲入被粘物表面的空隙內(nèi)，并排除其界面上吸附的空氣，才能產(chǎn)生粘接作用。在粘接如泡沫塑料的多孔被粘物時，機械嵌定是重要因素。膠粘劑粘接經(jīng)表面打磨的致密材料效果要比表面光滑的致密材料好，這是因為（1） 機械鑲嵌；（2） 形成清潔表面；（3） 生成反應性表面；（4） 表面積增加。由于打磨確使表面變得比較粗糙，可以認為表面層物理和化學性質(zhì)發(fā)生了改變，從而提高了粘接強度。2、吸附理論認為，粘接是由兩材料間分子接觸和界面力產(chǎn)生所引起的。粘接力的主要來源是分子間作用力包括氫鍵力和范德華力。膠粘劑與被粘物連續(xù)接觸的過程叫潤濕，要使膠粘劑潤濕固體表面，膠粘劑的表面張力應小于固體的臨界表面張力，膠粘劑浸入體表面的凹陷與空隙就形成良好潤濕（力，膠粘劑浸入體表面的凹陷與空隙就形成良好潤濕（SV=YSL+丫LVcos0丫SV,丫SL，丫LV各代表了氣接觸，液接觸和液氣接觸。LV各代表了氣接觸，液接觸和液氣接觸。0為Oo表示完全浸潤）。如果膠粘劑在表面的凹處被架空，便減少了膠粘劑與被粘物的實際接觸面積，從而降低了接頭的粘接強度。許多合成膠粘劑都容易潤濕金屬被粘物，而多數(shù)體被粘物的表面張力都小于膠許多合成膠粘劑都容易潤濕金屬被粘物，而多數(shù)體被粘物的表面張力都小于膠粘劑的表面張力。實際上獲得良好潤濕的條件是膠粘劑比被粘物的表面張力低（即丫氟塑料很難粘接。通過潤濕使膠粘劑與被粘物緊密接觸，主要是靠分子間作用力產(chǎn)生永久的粘接。在粘附力和內(nèi)聚力中所包含的化學鍵有四種類型：1） 離子鍵2） 共價鍵3） 金屬鍵4） xx力3、 擴散理論認為，粘接是通過膠粘劑與被粘物界面上分子擴散產(chǎn)生的。當膠粘劑和被粘物都是具有能夠運動的長鏈大分子聚合物時，擴散理論基本是適用的。熱塑性塑料的溶劑粘接和熱焊接可以認為是分子擴散的結(jié)果。4、 靜電理論由于在膠粘劑與被粘物界面上形成雙電層而產(chǎn)生了靜電引力，即相互分離的阻力。當膠粘劑從被粘物上剝離時有明顯的電荷存在，則是對該理論有力的證實。5、 弱邊界層理論認為，當粘接破壞被認為是界面破壞時，實際上往往是內(nèi)聚破壞或弱邊界層破壞。弱邊界層來自膠粘劑、被粘物、環(huán)境，或三者之間任意組合。如果雜質(zhì)集中在粘接界面附近，并與被粘物結(jié)合不牢，在膠粘劑和被粘物內(nèi)部都可出現(xiàn)弱邊界層。當發(fā)生破壞時，盡管多數(shù)發(fā)生在膠粘劑和被粘物界面，但實際上是弱邊界層的破壞。，這就SV要大）是環(huán)氧樹脂膠粘劑對金屬粘接極好的原因，而對于未經(jīng)處理的聚合物，如聚乙烯、聚丙烯和聚乙烯與金屬氧化物的粘接便是弱邊界層效應的實例，聚乙烯含有強度低的含氧雜質(zhì)或低分子物，使其界面存在弱邊界層所承受的破壞應力很少。如果采用表面處理方法除去低分子物或含氧雜質(zhì)，則粘接強度獲得很大的提高，事實業(yè)已證明，界面上確存在弱邊界層，，致使粘接強度降低。粘接原理目前已提出的粘接理論主要有：機械嵌合理論；吸附理論；靜電理論；擴散理論；化學鍵理論；酸堿理論等。粘接是涉及面廣而機理復雜的問題，不同的膠粘系統(tǒng)可能不同的膠粘機理。關(guān)于粘接力可以從以下幾個方面來考慮:1粘接間的作用力膠粘劑與被處理對象之間的界面相互作用力稱粘接力，粘接力的來源是多方面的，根據(jù)文獻資料介紹主要有以下幾種。1.1化學鍵力又稱主價鍵力，存在于原子（或離子）之間，有離子鍵'共價鍵及金屬鍵3種不同形式。離子鍵力是正離子和負離子之間的相互作用力，離子鍵力與正'負離子所帶電荷的乘積成正比，與正'負離子之間距離的平方成反比。離子鍵力有時候可能存在于某些無機膠黏劑與無機材料表面之間的界面區(qū)內(nèi)。共價鍵力即為兩個原子之間通過共用電子對連接的作用力。每個電子對產(chǎn)生的共價鍵力為（34）x10-9N,共價鍵能等于共價鍵力與形成共價鍵的兩原子間距離的乘積。金屬鍵力是金屬正離子之間由于電子的自由運動而產(chǎn)生的連接力，與粘接過程關(guān)系不大。膠黏劑與被粘物之間，如能引入化學鍵連接，其粘接強度將有顯著提高。各種主價鍵鍵能的數(shù)值見表2—1?！敝鲀r鍵有較高的鍵能，膠黏劑與被粘物之間如能引入主價鍵連接，其粘接強度將有顯著提高。1.2分子間力分子間力又稱次價鍵力，包括取向力'誘導力'色散力（以上諸力合稱范德華力）和氫鍵力幾種形式。取向力即極性分子永久偶極之間產(chǎn)生的引力，與分子的偶極矩的平方成正比，與兩分子距離的六次方成反比。分子的極性越大，分子之間距離越靠近，產(chǎn)生的取向力就越大；溫度越高，分子的取向力越弱。誘導力是分子固有偶極和誘導偶極之間的靜電引力。極性分子和非極性分子相互靠近時，極性分子使非極性分子產(chǎn)生誘導偶極，極性分子之間，也能產(chǎn)生誘導偶極。誘導力與極性分子偶極矩的平方成正比，與被誘導分子的變形程度成正比，與兩分子間距離的六次方成反比，與溫度無關(guān)。色散力是分子色散作用產(chǎn)生的引力。由于電子是處于不斷運動之中的，正'負電荷中心瞬間的不重合作用（色散作用）產(chǎn)生的瞬時偶極，誘導鄰近分子產(chǎn)生瞬時誘導偶極，這種偶極間形成的作用力稱色散力。低分子物質(zhì)的色散力較弱，色散力與分子間距離的六次方成反比，與環(huán)境溫度無關(guān)。非極性高分子物質(zhì)中，色散力占全部分子作用力的80%100%。氫鍵作用產(chǎn)生的力稱氫鍵力。當氫原子與電負性大的原子x形成共價化合物HX時，HX分子中的氫原子吸引鄰近另一個HX分子中的X原子而形成氫鍵：X原子的電負性越大，氫鍵力也越大；X原子的半徑越小，氫鍵力越大。氫鍵力具有飽和性和方向性，比主價鍵力小得多，但大于XX力。1.3機械力機械嵌合理論認為粘接力來自于兩表面的機械互鎖，靠錨固鉤合楔合等作用，使膠粘劑與被粘物連接在一起.實際上這種力并非起主要作用，只是在一些場合改善了粘接效果。粘合原理有如下幾種1.吸附理論:認為粘合劑和被粘物分子間的范德華力對吸附強度的貢獻是最重要的。2.機械結(jié)合理論:認為粘合劑侵透到被粘物表面的空隙中，固化后就像許多小鉤和榫頭似地把粘合劑和被黏物連接在一起，這種微細的機械結(jié)合對多孔性表面更為顯著。3.靜電理論：主要依據(jù)是，實驗測得的剝離時所消耗的能量與