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胶粘剂粘接原理

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胶粘剂粘接原理_第1页
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粘接原理1、机械理论认为,胶粘剂必须渗入被粘物表面的空隙内,并排除其界面上 吸附的空气,才能产生粘接作用在粘接如泡沫塑料的多孔被粘物时,机械嵌 定是重要因素胶粘剂粘接经表面打磨的致密材料效果要比表面光滑的致密材 料好,这是因为(1)机械镶嵌;(2)形成清洁表面;(3)生成反应性表面;(4)表面积增加由于打磨确使表面变得比较粗糙,可以认为表面层物理 和化学性质发生了改变,从而提高了粘接强度2、吸附理论认为,粘接是由两材料间分子接触和界面力产生所引起的粘 接力的主要来源是分子间作用力包括氢键力和范德华力胶粘剂与被粘物连续 接触的过程叫润湿,要使胶粘剂润湿固体表面,胶粘剂的表面张力应小于固体 的临界表面张力,胶粘剂浸入固体表面的凹陷与空隙就形成良好润湿(YSV=ySL+yLVcosO ySV, ySL, yLV各代表了固气接触,固液接触和液气接触0为0°表示完全浸润)如 果胶粘剂在表面的凹处被架空,便减少了胶粘剂与被粘物的实际接触面积,从 而降低了接头的粘接强度许多合成胶粘剂都容易润湿金属被粘物,而多数固体被粘物的表面张力都 小于胶粘剂的表面张力实际上获得良好润湿的条件是胶粘剂比被粘物的表面 张力低(即 y 氟塑料很难粘接。

通过润湿使胶粘剂与被粘物紧密接触,主要是靠分子间作用力产生永久的 粘接在粘附力和内聚力中所包含的化学键有四种类型:1)离子键2)共价键3)金属键4)xx 力3、扩散理论认为,粘接是通过胶粘剂与被粘物界面上分子扩散产生的当 胶粘剂和被粘物都是具有能够运动的长链大分子聚合物时,扩散理论基本是适 用的热塑性塑料的溶剂粘接和热焊接可以认为是分子扩散的结果4、静电理论由于在胶粘剂与被粘物界面上形成双电层而产生了静电引力, 即相互分离的阻力当胶粘剂从被粘物上剥离时有明显的电荷存在,则是对该 理论有力的证实5、弱边界层理论认为,当粘接破坏被认为是界面破坏时,实际上往往是内 聚破坏或弱边界层破坏弱边界层来自胶粘剂、被粘物、环境,或三者之间任 意组合如果杂质集中在粘接界面附近,并与被粘物结合不牢,在胶粘剂和被 粘物内部都可出现弱边界层当发生破坏时,尽管多数发生在胶粘剂和被粘物界面,但实际上是弱边界 层的破坏这就 SV 要大)是环氧树脂胶粘剂对金属粘接极好的原因,而对于 未经处理的聚合物,如聚乙烯、聚丙烯和聚乙烯与金属氧化物的粘接便是弱边 界层效应的实例,聚乙烯含有强度低的含氧杂质或低分子物,使其界面存在弱 边界层所承受的破坏应力很少。

如果采用表面处理方法除去低分子物或含氧杂 质,则粘接强度获得很大的提高,事实业已证明,界面上确存在弱边界层,, 致使粘接强度降低粘接原理目前已提出的粘接理论主要有:机械嵌合理论;吸附理论;静电理论;扩散理论;化学键理论;酸碱理论 等粘接是涉及面广而机理复杂的问题,不同的胶粘系统可能不同的胶粘机 理关于粘接力可以从以下几个方面来考虑:1 粘接间的作用力胶粘剂与被处理对象之间的界面相互作用力称粘接力,粘接力的来源是多 方面的,根据文献资料介绍主要有以下几种1.1 化学键力又称主价键力,存在于原子(或离子)之间,有离子键、共价键及金属键3种 不同形式离子键力是正离子和负离子之间的相互作用力,离子键力与正、负 离子所带电荷的乘积成正比,与正、负离子之间距离的平方成反比离子键力 有时候可能存在于某些无机胶黏剂与无机材料表面之间的界面区内共价键力 即为两个原子之间通过共用电子对连接的作用力每个电子对产生的共价键力 为(3 〜4)x10-9N,共价键能等于共价键力与形成共价键的两原子间距离的乘积金属键力 是金属正离子之间由于电子的自由运动而产生的连接力,与粘接过程关系不 大胶黏剂与被粘物之间,如能引入化学键连接,其粘接强度将有显著提高。

各种主价键键能的数值见表 2—1 "主价键有较高的键能,胶黏剂与被粘物之间如能引入主价键连接,其 粘接强度将有显著提高1. 2 分子间力分子间力又称次价键力,包括取向力、诱导力、色散力(以上诸力合称范德 华力)和氢键力几种形式取向力即极性分子永久偶极之间产生的引力,与分子 的偶极矩的平方成正比,与两分子距离的六次方成反比分子的极性越大,分 子之间距离越靠近,产生的取向力就越大;温度越高,分子的取向力越弱诱导力是分子固有偶极和诱导偶极之间的静电引力极性分子和非极性分 子相互靠近时,极性分子使非极性分子产生诱导偶极,极性分子之间,也能产 生诱导偶极诱导力与极性分子偶极矩的平方成正比,与被诱导分子的变形程 度成正比,与两分子间距离的六次方成反比,与温度无关色散力是分子色散作用产生的引力由于电子是处于不断运动之中的, 正、负电荷中心瞬间的不重合作用(色散作用)产生的瞬时偶极,诱导邻近分子产 生瞬时诱导偶极,这种偶极间形成的作用力称色散力低分子物质的色散力较 弱,色散力与分子间距离的六次方成反比,与环境温度无关非极性高分子物 质中,色散力占全部分子作用力的80%〜100%氢键作用产生的力称氢键力。

当氢原子与电负性大的原子x形成共价化合物HX时,HX分子中的氢原子吸引 邻近另一个HX分子中的X原子而形成氢键:X原子的电负性越大,氢键力也越大;X原子的半径越小,氢键力越大氢键力具有饱和性和方向性,比主价键力小得多,但大于XX力1.3 机械力机械嵌合理论认为粘接力来自于两表面的机械互锁,靠锚固\钩合\楔合等作 用,使胶粘剂与被粘物连接在一起.实际上这种力并非起主要作用,只是在一些场 合改善了粘接效果粘合原理有如下几种1.吸附理论:认为粘合剂和被粘物分子间的范德华力对吸附强度的贡献是最重要的2.机械结合理论:认为粘合剂侵透到被粘物表面的空隙中,固化后就像许多小钩和榫头似地 把粘合剂和被黏物连接在一起,这种微细的机械结合对多孔性表面更为显著3.静电理论:主要依据是,实验测得的剥离时所消耗的能量与按双电层模型计算出的黏 附功相符4.扩散理论:是以粘合剂与被黏物在界面处相溶为依据提出的5.化学键理论:认为粘合剂和被粘物之间除存在范德华力外,有时还可形成化学键,化学 键的键能比分子间的作用大得多,形成较多的化学键对提高粘接强度和改善耐 久性都具有重要意义。

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