常見的膠黏劑及其粘結(jié)機理

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1、一、膠黏劑的定義：通過界面的黏附和內(nèi)聚等作用，能使兩種或兩種以上的制件或材料連接在一起的天然的或合成的、有機的或無機的一類物質(zhì)，統(tǒng)稱為膠黏劑，又叫黏合劑，習慣上簡稱為膠。簡而言之，膠黏劑就是通過黏合作用，能使被黏物結(jié)合在一起的物質(zhì)。二、膠黏劑的分類：膠黏劑的分類方法很多，按應(yīng)用方法可分為熱固型、熱熔型、室溫固化型、壓敏型等；按應(yīng)用對象分為結(jié)構(gòu)型、非構(gòu)型或特種膠；按形態(tài)可分為水溶型、水乳型、溶劑型以及各種固態(tài)型等；從膠黏劑的應(yīng)用領(lǐng)域來分，則膠黏劑主要分為土木建筑、紙張與植物、汽車、飛機和船舶、電子和電氣以及醫(yī)療衛(wèi)生用膠黏劑等種類。所以用途不同的膠黏劑的作用機理也是大不一樣的，下面就各

2、種材料：木材、玻璃、金屬、紙張和塑料的粘結(jié)機理做以簡單的介紹。三、六大膠粘理論聚合物之間，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。粘接是不同材料界面間接觸后相互作用的結(jié)果。因此，界面層的作用是膠粘科學中研究的基本問題。諸如被粘物與粘料的界面張力、表面自由能、官能基團性質(zhì)、界面間反應(yīng)等都影響膠接。膠接是綜合性強，影響因素復雜的一類技術(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。1、吸附理論：人們把固體對膠黏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

3、來源是粘接體系的分子作用力，即范德化引力和氫鍵力。膠粘與被粘物表面的粘接力與吸附力具有某種相同的性質(zhì)。膠黏劑分子與被粘物表面分子的作用過程有兩個過程：第一階段是液體膠黏劑分子借助于布朗運動向被粘物表面擴散，使兩界面的極性基團或鏈節(jié)相互靠近，在此過程中，升溫、施加接觸壓力和降低膠黏劑粘度等都有利于布朗運動的加強。第二階段是吸附力的產(chǎn)生。當膠黏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)。膠黏劑的極性太高，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

4、情況下，其他因素也能起主導作用。2、化學鍵形成理論:化學鍵理論認為膠黏劑與被粘物分子之間除相互作用力外，有時還有化學鍵產(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，均證明有化學鍵的生成?；瘜W鍵的強度比范德化作用力高得多；化學鍵形成不僅可以提高粘附強度，還可以克服脫附使膠接接頭破壞的弊病。但化學鍵的形成并不普通，要形成化學鍵必須滿足一定的量子化`件，所以不可能做到使膠黏劑與被粘物之間的接觸點都形成化學鍵。況且，單位粘附界面上化學鍵數(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。3、弱界層理論：當液體膠黏劑

5、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，當中含雜質(zhì)能溶于熔融態(tài)膠黏劑，而不溶于固化后的膠黏劑時，會在固體化后的膠粘形成另一相，在被粘體與膠黏劑整體間產(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，膠黏劑與表面吸附等熱力學現(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。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黏劑、被粘物的界面交織進行的。擴

6、散的結(jié)果導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。5、靜電理論：當膠黏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

7、移電荷產(chǎn)生密度的最大值只有1019電子/厘米2（有的認為只有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。膠黏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，機構(gòu)連接力是很重要的，但對某些堅