膠粘劑的綜合理論及粘接應(yīng)用

在膠粘劑的各種膠接中，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。膠接是綜合性強(qiáng)，影響因素復(fù)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。人們?yōu)榱烁玫谋磉_(dá)膠粘的各種性能，對膠粘劑的以下幾個方面闡釋其理論：

一、膠粘劑的吸附理論

人們把固體對膠粘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(rèn)為：粘接力的主要來源是粘接體系的分子作用力，即范德化引力和氫鍵力。當(dāng)膠粘劑與被粘物分子間的距離達(dá)到10-5?時(shí)，界面分子之間便產(chǎn)生相互吸引力，使分子間的距離進(jìn)一步縮短到處于最大穩(wěn)定狀態(tài)。

膠粘劑的極性太高，有時(shí)候會嚴(yán)重妨礙濕潤過程的進(jìn)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。在某些特殊情況下，其他因素也能起主導(dǎo)作用。

二、膠粘劑的化學(xué)鍵形成理論

化學(xué)鍵理論認(rèn)為膠粘劑與被粘物分子之間除相互作用力外，有時(shí)還有化學(xué)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(xué)鍵的生成。但化學(xué)鍵的形成并不普通，要形成化學(xué)鍵必須滿足一定的量子化`件，所以不可能做到使膠粘劑與被粘物之間的接觸點(diǎn)都形成化學(xué)鍵。況且，單位粘附界面上化學(xué)鍵數(shù)要比分子間作用的數(shù)目少得多，因此粘附強(qiáng)度來自分子間的作用力是不可忽視的。

三、膠粘劑的弱界層理論

當(dāng)液體膠粘劑不能很好浸潤被粘體表面時(shí)，空氣泡留在空隙中而形成弱區(qū)。又如，當(dāng)中含雜質(zhì)能溶于 熔融態(tài)膠粘劑，而不溶于固化后的膠粘劑時(shí)，會在固體化后的膠粘形成另一相，在被粘體與膠粘劑整體間產(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，膠粘劑與表面吸附等熱力學(xué)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。

四、膠粘劑的擴(kuò)散理論

兩種聚合物在具有相容性的前提下，當(dāng)它們相互緊密接觸時(shí)，由于分子的布朗運(yùn)動或鏈段的擺產(chǎn)生相互擴(kuò)散現(xiàn)象。這種擴(kuò)散作用是穿越膠粘劑、被粘物的界面交織進(jìn)行的。擴(kuò)散的結(jié)果導(dǎo)致界面的消失和過渡區(qū)的產(chǎn)生。粘接體系借助擴(kuò)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?yàn)榫酆衔锖茈y向這類材料擴(kuò)散。

五、膠粘劑的靜電理論

當(dāng)膠粘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(shí)，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(shí)，可用儀器或肉眼觀察到放電的光、聲現(xiàn)象，證實(shí)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(xué)者指出：雙電層中的電荷密度必須達(dá)到1021電子/厘米2時(shí)，靜電吸引力才能對膠接強(qiáng)度產(chǎn)生較明顯的影響。而雙電層棲移電荷產(chǎn)生密度的最大值只有1019電子/厘米2（有的認(rèn)為只有1010-1011電子/厘米2）。因此，靜電力雖然確實(shí)存在于某些特殊的粘接體系，但決不是起主導(dǎo)作用的因素。