2 胶黏剂的黏附机理

2.1 润湿性和粘接力

粘接作用的形成,润湿是先决条件,流变是第一阶段,扩散是重要过程,渗透是有益作用,成键是决定因素。粘接作用发生在相互接触的界面,粘接作用与润湿性和粘接力有关,为了获得优良的胶接强度,要求胶黏剂与被粘物表面应紧密地结合在一起。在胶接过程中胶黏剂必须成为液体,并且完全浸润固体的表面。完全浸润是获得高强度胶接接头的必要条件。如果浸润不完全,就会有气泡出现在界面中,易发生应力集中降低强度。

表2-1 常见聚合物的临界表面张力γc(20~25℃)

  润湿性是液体在固体表面分子间力作用下的均匀铺展现象,也就是液体对固体的亲和性。润湿性主要是由胶黏剂的表面张力和被粘物的临界表面张力所决定,还与工艺条件、环境因素等有关。液体和固体间的接触角越小,固体表面就越容易被液体润湿。液体的润湿主要由表面张力所引起,液体和固体皆有表面张力,对液体称为表面张力,而对固体则称为表面能,常以符号γ表示。不同的物质的表面张力不同,一般来说金属及其氧化物、无机物的表面张力都比较高(0.2~5N/m),而聚合物固体、有机物、胶黏剂、水等的表面张力都比较低,一般小于0.1N/m,其数值见表2-1和表2-2。

表2-2 常见胶黏剂的表面张力γc(20~25℃)

粘接力是指胶黏剂与被粘物表面之间的连接力,它的产生不仅取决于胶黏剂和被粘物表面结构和状态,而且还与粘接过程的工艺条件密切相关,粘接力是胶黏剂与被粘物在界面上的作用力或结合力,包括机械嵌合力、分子间力和化学键力。机械嵌合力是胶黏剂分子经扩散渗透进入被粘物表面孔隙中固化后镶嵌而产生的结合力。分子间力是胶黏剂与被粘物分子之间相互吸引的力,包括范德华力和氢键,其作用距离为0.3~0.5nm。范德华力接近于弱的化学键。分子间力是产生粘接力最普遍的原因。化学键力是胶黏剂与被粘物表面能够形成的化学键,有共价键、配位键、离子键、金属键等,键能比分子间力高得多,化学键的结合很牢固,对粘接强度的影响极大,若能形成化学键,则会使粘接力明显提高。