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胶水相关理论

文章出处:未知 人气:发表时间:2018-01-05
胶水是聚合物之间,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粘接物。粘接是不同材料界面间触摸后彼此效果的成果。因而,界面层的效果是胶粘科学中研讨的基本问题。诸如被粘物与粘料的界面张力、外表自由能、官能基团性质、界面间反响等都影响胶接。胶接是综合性强,影响要素杂乱的一类技能,而现有的胶接理论都是从某一方面出发来论述其原理,所以至今全面仅有的理论是没有的。

胶水
 
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。理论以为:粘接力的主要来历是粘接系统的分子效果力,即范德化引力和氢键力。胶粘与被粘物外表的粘接力与吸附力具有某种相同的性质。胶粘剂分子与被粘物外表分子的效果进程有两个进程:第一阶段是液体胶粘剂分子凭借于布朗运动向被粘物外表分散,使两界面的极性基团或链节彼此*近,在此进程中,升温、施加触摸压力和下降胶粘剂粘度等都有利于布朗运动的加强。第二阶段是吸附力的发生。当胶粘剂与被粘物分子间的间隔到达10-5Å时,界面分子之间便发生彼此吸引力,使分子间的间隔进一步缩短到处于最大安稳状况。
 
依据核算,由于范德华力的效果,当两个抱负的平面相距为10Å时,它们之间的引力强度可达10-1000MPa;当间隔为3-4Å时,可达100-1000MPa。这个数值远远超越现代最好的结构胶粘剂所能到达的强度。因而,有人以为只需当两个物体触摸很好时,即胶粘剂对粘接界面充沛潮湿,到达抱负状况的状况下,仅色散力的效果,就足以发生很高的胶接强度。但是实际胶接强度与理论核算相差很大,这是由于固体的力学强度是一种力学性质,而不是分子性质,其巨细取决于材料的每一个部分性质,而不等于分子效果力的总和。核算值是假定两个抱负平面严密触摸,并确保界面层上各对分子间的效果一起遭到损坏时,也就不行能有确保各对分子之间的效果力一起发生。
胶粘剂的极性太高,有时候会严峻阻碍湿润进程的进行而下降粘接力。分子间效果力是供应粘接力的要素,但不是仅有要素。在某些特别状况下,其他要素也能起主导效果。
化学键构成理论
化学键理论以为胶粘剂与被粘物分子之间除彼此效果力外,有时还有化学键发生,例如硫化橡胶与镀铜金属的胶接界面、偶联剂对胶接的效果、异氰酸酯对金属与橡胶的胶接界面等的研讨,均证明有化学键的生成?;Ъ那慷缺确兜禄ЧΩ叩枚?;化学键构成不只能够提高粘附强度,还能够战胜脱附使胶接接头损坏的弊端。但化学键的构成并不普通,要构成化学键有必要满意必定的量子化`件,所以不行能做到使胶粘剂与被粘物之间的触摸点都构成化学键??銮?,单位粘附界面上化学键数要比分子间效果的数目少得多,因而粘附强度来自分子间的效果力是不行忽视的。
 
弱界层理论
当液体胶粘剂不能很好浸润被粘体外表时,空气泡留在空地中而构成弱区。又如,傍边含杂质能溶于熔融态胶粘剂,而不溶于固化后的胶粘剂时,会在固体化后的胶粘构成另一相,在被粘体与胶粘剂全体间发生弱界面层(WBL)。发生WBL除工艺要素外,在聚合物成网或熔体彼此效果的成型进程中,胶粘剂与外表吸附等热力学现象中发生界层结构的不均匀性。不均匀性界面层就会有WBL呈现。这种WBL的应力松懈和裂纹的发展都会不同,因而极大地影响着材料和制品的全体功能。
 
分散理论
两种聚合物在具有相容性的前提下,当它们彼此严密触摸时,由于分子的布朗运动或链段的摆发生彼此分散现象。这种分散效果是穿越胶粘剂、被粘物的界面交错进行的。分散的成果导致界面的消失和过渡区的发生。粘接系统凭借分散理论不能解说聚合物材料与金属、玻璃或其他硬体胶粘,由于聚合物很难向这类材料分散。
 
静电理论
当胶粘剂和被粘物系统是一种电子的接受体-供应体的组合方式时,电子会从供应体(如金属)转移到接受体(如聚合物),在界面区两边构成了双电层,然后发生了静电引力。
在枯燥环境中从金属外表快速剥离粘接胶层时,可用仪器或肉眼观察到放电的光、声现象,证明了静电效果的存在。但静电效果仅存在于能够构成双电层的粘接系统,因而不具有普遍性。此外,有些学者指出:双电层中的电荷密度有必要到达1021电子/厘米2时,静电吸引力才能对胶接强度发生较显着的影响。而双电层栖移电荷发生密度的最大值只要1019电子/厘米2(有的以为只要1010-1011电子/厘米2)。因而,静电力尽管的确存在于某些特别的粘接系统,但决不是起主导效果的要素。
 
机械效果力理论
从物理化学观念看,机械效果并不是发生粘接力的要素,而是添加粘接效果的一种办法。胶粘剂渗透到被粘物外表的缝隙或凹凸之处,固化后在界面区发生了啮合力,这些状况相似钉子与木材的接合或树根植入泥土的效果?;盗恿Φ氖抵适悄Σ亮?。在粘合多孔材料、纸张、织物等时,组织连接力是很重要的,但对某些坚实而润滑的外表,这种效果并不明显。
上述胶接理论考虑的基本点都与粘料的分子结构和被粘物的外表结构以及它们之间彼此效果有关。从胶接系统损坏试验表明,胶接损坏时也现四种不同状况:1.界面损坏:胶粘剂层悉数与粘体外表分隔(胶粘界面完好脱离);2.内聚力损坏:损坏发生在胶粘剂或被粘体自身,而不在胶粘界面间;3.混合损坏:被粘物和胶粘剂层自身都有部分损坏或这两者中只要其一。这些损坏阐明粘接强度不只与被粘剂与被粘物之间效果力有关,也与聚合物粘料的分子之间的效果力有关。高聚物分子的化学结构,以及集合态都激烈地影响胶接强度,研讨胶粘剂基料的分子结构,对规划、组成和选用胶粘剂都十分重要。
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