說到材料的粘接,少不膠黏劑的使用,然而膠黏劑粘接的實(shí)際機(jī)理迄今還沒有明確,沒有單一的理論能夠解釋所有的粘接現(xiàn)象,但了解各種粘接理論有助于掌握粘接的基本要求。
1.機(jī)械理論
機(jī)械理論又稱為膠釘理論,該理論將膠接作用歸因于機(jī)械粘附作用。
當(dāng)膠黏劑固化時(shí)基材機(jī)械的固定在一起,在顯微鏡下固體材料不是完全光滑的,而是由無數(shù)無規(guī)則的峰和谷構(gòu)成。為發(fā)揮粘接功效,膠黏劑必須滲透到表面凹孔中,并將界面中夾雜的空氣趕走。
機(jī)械結(jié)合理論不能解釋非多孔性材料,如表面光滑的玻璃等物體的膠接現(xiàn)象,也無法解釋由于材料表面化學(xué)性能的變化對膠接作用的影響。
2.吸附理論
吸附理論認(rèn)為膠接作用是膠黏劑分子與被膠接物分子在界面層上相互吸附產(chǎn)生的。膠接作用是物理吸附和化學(xué)吸附共同作用的結(jié)果。
吸附理論認(rèn)為膠接過程可以劃分為兩個(gè)階段。
第一階段膠黏劑分子通過布朗運(yùn)動(dòng),向被膠接物表面擴(kuò)散,使二者極性基團(tuán)或分子鏈段相互靠近。在此過程中,升溫、降低膠黏劑的粘度和施加接觸壓力等都有利于布朗運(yùn)動(dòng)進(jìn)行。
第二階段是吸附引力的產(chǎn)生。當(dāng)膠黏劑和被膠接物體的分子間距足夠小時(shí),便產(chǎn)生分子間引力,即范德華力。
吸附理論正確的把膠接現(xiàn)象與分子間作用力聯(lián)系在一起。在一定范圍內(nèi)解釋了膠接現(xiàn)象,得到廣泛的支持,但它也存在明顯的不足。
(1)將膠接作用主要?dú)w因于分子間的作用力,不能解釋膠接力時(shí)常大于膠黏劑本身強(qiáng)度這一事實(shí);
(2)測定膠接強(qiáng)度時(shí),克服分子間作用力做工,應(yīng)當(dāng)與分子間作用力無關(guān)。事實(shí)上,膠接力的大小與剝離速度有關(guān),這是吸附理論無法解釋的;
(3)吸附理論不能解釋極性的α-氰基丙烯酸酯能膠接非極性的聚苯乙烯類化合物現(xiàn)象;對高分子化合物極性過大,膠接強(qiáng)度反而降低的現(xiàn)象,以及網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高聚物,當(dāng)分子量超過5000時(shí),膠接力幾乎消失等現(xiàn)象,吸附理論都無法解釋。
3.擴(kuò)散理論
這一理論假設(shè)粘合是通過膠黏劑和被粘接物分子之間的相互擴(kuò)散而形成牢固接頭。
兩種具有相容性的高聚物相互接觸時(shí),由于分子或鏈段的布朗運(yùn)動(dòng)而相互擴(kuò)散。在界面上發(fā)生互溶,導(dǎo)致膠黏劑和被粘物的界面消失和過度區(qū)產(chǎn)生,從而形成牢固的接頭。
通常情況,只有同類高分子化合物才能互溶和擴(kuò)散。所以,擴(kuò)散理論適合解釋同種或者結(jié)構(gòu)性能相近的高分子化合物的膠接作用。
4.靜電理論
這一理論表明在膠黏劑-被粘接物的界面存在雙電層,由此而形成靜電力。這種力具有抗分離性。
這一理論通過在基材上剝離膠黏劑時(shí)產(chǎn)生的放電現(xiàn)象可充分說明。靜電理論是以膠膜剝離時(shí)所耗能量,與雙電層模型計(jì)算的粘附功相符合的事實(shí)為依據(jù)的。
實(shí)驗(yàn)中,當(dāng)膠接接頭以極慢的速度剝離時(shí),電荷可以從極板部分逸出,降低電荷間的引力,減少剝離時(shí)消耗的功;當(dāng)快速剝離時(shí),電荷沒有足夠逸出,粘附功偏高。
在膠膜剝離實(shí)驗(yàn)中證實(shí)了靜電作用的存在,但僅存在于能形成雙電層的膠接體系中,不具有普遍意義。
綜上所訴,膠接可以說是自然界的一種及其復(fù)雜的現(xiàn)象,任何兩種毫不相干的材料都可以形成一個(gè)膠接體系。既然不能以一個(gè)統(tǒng)一的理論來解釋膠接現(xiàn)象,那么我想應(yīng)該是綜合的應(yīng)用這些理論就能解釋所有的膠接現(xiàn)象了吧!
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