常见的胶黏剂及其粘结机理.pdfVIP

一、胶黏剂的定义： 通过界面的黏附和内聚等作用， 能使两种或两种以上的制件或材料连接在一起的天然的 或合成的、有机的或无机的一类物质，统称为胶黏剂，又叫黏合剂，习惯上简称为胶。 简而言之，胶黏剂就是通过黏合作用，能使被黏物结合在一起的物质。 二、胶黏剂的分类： 胶黏剂的分类方法很多，按应用方法可分为热固型、热熔型、室温固化型、压敏型等； 按应用对象分为结构型、非构型或特种胶；按形态可分为水溶型、水乳型、 溶剂型以及各种固态型等；从胶黏剂的应用领域来分，则胶黏剂主要分为土木建筑、 纸张与植物、汽车、飞机和船舶、电子和电气以及医疗卫生用胶黏剂等种类。所以用 途不同的胶黏剂的作用机理也是大不一样的，下面就各种材料：木材、玻璃、金属、 纸张和塑料的粘结机理做以简单的介绍。 三、六大胶粘理论 聚合物之间，聚合物与非金属或金属之间，金属与金属和金属与非金属之间的胶接等 都存在聚合物基料与不同材料之间界面胶接问题。粘接是不同材料界面间接触后相互 作用的结果。因此，界面层的作用是胶粘科学中研究的基本问题。诸如被粘物与粘料 的界面张力、表面自由能、官能基团性质、界面间反应等都影响胶接。胶接是综合性 强，影响因素复杂的一类技术，而现有的胶接理论都是从某一方面出发来阐述其原理， 所以至今全面唯一的理论是没有的。 1、吸附理论： 人们把固体对胶黏剂的吸附看成是胶接主要原因的理论，称为胶接的吸附理论。理论 认为：粘接力的主要来源是粘接体系的分子作用力，即范德化引力和氢键力。胶粘与 被粘物表面的粘接力与吸附力具有某种相同的性质。胶黏剂分子与被粘物表面分子的 作用过程有两个过程： 第一阶段是液体胶黏剂分子借助于布朗运动向被粘物表面扩散，使两界面的极性基团 或链节相互靠近，在此过程中，升温、施加接触压力和降低胶黏剂粘度等都有利 于布朗运动的加强。第二阶段是吸附力的产生。当胶黏剂与被粘物分子间的距离达到 10-5Aring;时，界面分子之间便产生相互吸引力，使分子间的距离进一步缩短到处于 最大稳定状态。胶黏剂的极性太高，有时候会严重妨碍湿润过程的进行而降低粘接力。 分子间作用力是提供粘接力的因素，但不是唯一因素。在某些特殊情况下，其他因素 也能起主导作用。 2、化学键形成理论: 化学键理论认为胶黏剂与被粘物分子之间除相互作用力外，有时还有化学键产生，例 如硫化橡胶与镀铜金属的胶接界面、偶联剂对胶接的作用、异氰酸酯对金属与橡胶的 胶接界面等的研究，均证明有化学键的生成。化学键的强度比范德化作用力高得多； 化学键形成不仅可以提高粘附强度，还可以克服脱附使胶接接头破坏的弊病。但化学 键的形成并不普通，要形成化学键必须满足一定的量子化`件，所以不可能做到使胶黏 剂与被粘物之间的接触点都形成化学键。况且，单位粘附界面上化学键数要比分子间 作用的数目少得多，因此粘附强度来自分子间的作用力是不可忽视的。 3、弱界层理论： 当液体胶黏剂不能很好浸润被粘体表面时，空气泡留在空隙中而形成弱区。又如，当 中含杂质能溶于熔融态胶黏剂，而不溶于固化后的胶黏剂时，会在固体化后的胶粘形 成另一相，在被粘体与胶黏剂整体间产生弱界面层（WBL）。产生WBL除工艺因素外， 在聚合物成网或熔体相互作用的成型过程中，胶黏剂与表面吸附等热力学现象中产生 界层结构的不均匀性。不均匀性界面层就会有WBL出现。这种WBL的应力松弛和裂纹 的发展都会不同，因而极大地影响着材料和制品的整体性能。 4、扩散理论： 两种聚合物在具有相容性的前提下，当它们相互紧密接触时，由于分子的布朗运动或 链段的摆产生相互扩散现象。这种扩散作用是穿越胶黏剂、被粘物的界面交织进行的。 扩散的结果导致界面的消失和过渡区的产生。粘接体系借助扩散理论不能解释聚合物 材料与金属、玻璃或其他硬体胶粘，因为聚合物很难向这类材料扩散。 5、静电理论：当胶黏剂和被粘物体系是一种电子的接受体- 供给体的组合形式时，电 子会从供给体（如金属）转移到接受体（如聚合物），在界面区两侧形成了双电层从 而产生了静电引力。在干燥环境中从金属表面快速剥离粘接胶层时，可用仪器或肉眼 观察到放电的光、声现象，证实了静电作用的存在。但静电作用仅存在于能够形成双 电层的粘接体系，因此不具有普遍性。此外，有些学者指出：双电层中的电荷密度必 须达到1021电子/ 厘米2 时，静电吸引力才能对胶接强度产生较明显的影响。而双电 层栖移电荷产生密度的最大值只有1019电子/ 厘米2 （有的认为只有1010-1011电子/ 厘米2）。因此，静电力虽然确实存在于某些特殊的粘接体系，但决不是起主导作用 的因素。 6、机械作用力理论： 从物理化学观点看，机械作用并不是