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胶粘剂的基本理论

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胶粘剂的基本理论

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。

一、吸附理论

人们把固体对胶粘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。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。如果胶粘剂在表面的凹处被架空,

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,这就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:(

范德华力。

胶粘剂的极性太高,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。

二、化学键形成理论

化学键理论认为胶粘剂与被粘物分子之间除相互作用力外,

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粘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。

三、弱界层理论

当液体胶粘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粘剂,而不溶于固化后的胶粘剂时,

在被粘体与胶粘剂整体间产生弱界面层(WBL)。产生

或熔体相互作用的成型过程中,胶粘剂与表面吸附等热力学现象中产生界层结构的不均匀性。 1 便减少了胶粘剂与被粘物的实际接触面积,)离子键(2会在固体化后的胶粘形成另一相,WBL除工艺因素外,在聚合物成网3)金属键 (4) 例如1)共价键(有时还有化学键产生,

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