膠粘劑粘接理論

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1、粘接理論　　1、機(jī)械理論機(jī)械理論認(rèn)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(shí)，機(jī)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?yàn)椋?）機(jī)械鑲嵌；（2）形成清潔表面；（3）生成反應(yīng)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(rèn)為表面層物理和化學(xué)性質(zhì)發(fā)生了改變，從而提高了粘接強(qiáng)度?！　?、吸附理論吸附理論認(rèn)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

2、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(yīng)小于固體的臨界表面張力，膠粘劑浸入固體表面的凹陷與空隙就形成良好潤濕。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(shí)際接觸面積，從而降低了接頭的粘接強(qiáng)度。　　許多合成膠粘劑都容易潤濕金屬被粘物，而多數(shù)固體被粘物的表面張力都小于膠粘劑的表面張力。實(shí)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，這就是環(huán)氧樹脂膠粘劑對(duì)金屬粘接極好的原因，而對(duì)于未經(jīng)處理的聚合物，如聚乙烯、聚丙烯和氟塑料很難粘接。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

3、粘附力和內(nèi)聚力中所包含的化學(xué)鍵有四種類型（1）離子鍵　?。?）共價(jià)鍵　　（3）金屬鍵　?。?）范德華力　　3、擴(kuò)散理論擴(kuò)散理論認(rèn)為，粘接是通過膠粘劑與被粘物界面上分子擴(kuò)散產(chǎn)生的。當(dāng)膠粘劑和被粘物都是具有能夠運(yùn)動(dòng)的長鏈大分子聚合物時(shí)，擴(kuò)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(rèn)為是分子擴(kuò)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(dāng)膠粘劑從被粘物上剝離時(shí)有明顯的電荷存在，則是對(duì)該理論有力的證實(shí)。　　5、弱邊界層理論弱邊界層理論認(rèn)為，當(dāng)粘接破壞被認(rèn)為是界面破壞時(shí)，實(shí)際上往往是內(nèi)

4、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(dāng)發(fā)生破壞時(shí)，盡管多數(shù)發(fā)生在膠粘劑和被粘物界面，但實(shí)際上是弱邊界層的破壞。　　聚乙烯與金屬氧化物的粘接便是弱邊界層效應(yīng)的實(shí)例，聚乙烯含有強(qiáng)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(yīng)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(qiáng)度獲得很大的提高，事實(shí)業(yè)已證明，界面上確存在弱邊界層，，致使粘接強(qiáng)度降低。影響粘接性能的環(huán)境因素粘接接頭必須承受外力的作用，

5、也要經(jīng)受使用環(huán)境因素的考驗(yàn)，如溫度、濕度、化學(xué)介質(zhì)、戶外氣候等都會(huì)影響粘接強(qiáng)度。膠粘劑如果在惡劣環(huán)境下使用，應(yīng)該做環(huán)境的模擬試驗(yàn)，ASTM標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境試驗(yàn)方法有：ASTMD896；ASTMD2295；ASTMD1151；　　　　　　　　　　　　ASTMD2557；ASTMD1828；ASTMD4299；　　　　　　　　　　　　ASTMD1829；ASTMD4300?！　∧z粘劑在兩種曝露條件下的老化實(shí)驗(yàn)有：　?。?）典型的實(shí)驗(yàn)室加速老化；　　（2）典型的大氣老化?！　∮腥苏J(rèn)為工加速老化試驗(yàn)?zāi)芘帕心z粘劑的耐水性和環(huán)境對(duì)內(nèi)聚強(qiáng)度影響的順序。然而，通

6、常的戶外大氣老化試驗(yàn)是以金屬界面耐腐蝕能力排列膠粘劑順序的[3]?！　?.高溫所有曝露于高溫環(huán)境下的聚合物，都會(huì)發(fā)生某種程度的降解，經(jīng)高溫試驗(yàn)后，力學(xué)性能降低。在熱老化時(shí)，力學(xué)性能也有降低。最新研制的一些聚合物膠粘劑，能耐260--310°C的高溫。　　對(duì)于耐高溫的膠粘劑來說，熔點(diǎn)或軟化點(diǎn)一定要高，且應(yīng)抗氧化。熱塑性膠粘劑室溫下能獲得良好的粘接效果，然而，一旦使用溫度達(dá)到膠粘劑的玻璃化溫度，就會(huì)造成膠層變形，使內(nèi)聚合強(qiáng)度降低。熱固性膠粘劑沒有熔點(diǎn)，由大分子高度交聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，多數(shù)都適合在高溫下使用。熱固化的關(guān)鍵問題是因熱氧化和高溫分解引起

7、的強(qiáng)度降低速率[1]。　　耐高溫膠粘劑通常具有剛性的高分子結(jié)構(gòu)，很高的軟化溫度和穩(wěn)定的化學(xué)基團(tuán)。這些都給粘接工藝帶來困難。故只有為數(shù)不多的熱固性膠粘劑能在177°C高溫下長期使用[1]?！　?．1環(huán)氧樹脂類　　環(huán)氧樹脂膠粘劑一般僅適用于121°C以下的溫度，有些能在260°C下短期工作，有的可在149--260°C下長期使用。這些膠粘劑是在其中加入熱穩(wěn)定性的環(huán)氧樹脂或高溫固化劑，專門為高溫環(huán)境配制的。耐高溫的環(huán)氧樹脂是酚醛環(huán)氧樹脂，由于兼具了酚醛樹脂優(yōu)良的熱穩(wěn)定性與環(huán)氧樹脂良好的粘附性，而使膠粘劑能在371°C下短期工作，在177°C下連

8、續(xù)使用[1]?！　∷狒袒瘎┮绕渌h(huán)氧固化劑使未改性環(huán)氧樹脂膠粘劑有更好的高溫穩(wěn)定性，例如苯酐、均苯四甲酸酐和氯茵酸酐會(huì)使環(huán)氧膠有較大的交聯(lián)度，因而短期可耐高溫232°C，但承受長期熱疲勞卻