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粘接力的形成機理

在基材表麵張力符合要求的前提下,膠粘劑在基材表麵上形成了均勻、完整的膠膜,二種基材在複合壓力作用下有了充分緊密的接觸條件,此時在粘接界麵上便發生了一係列的物理作用和化學反應,這些反應的集合體現就形成了粘接力。

1. 分子間力:

當分子之間距離達到1nm 時,分子間產生了分子間作用力,這種分子間力是粘接力的主體來源。聚氨酯粘合劑中含有異氰酸酯基,它的反應活性極高,當它與基材表麵接觸時,能與基材表麵吸附生成牢固的脲鍵,膠粘劑中的氨酯鍵、酯鍵、醚鍵等又可與基材表麵的極性基團形成氫鍵,另外膠粘劑含有的苯環的數學符合號π電子,又能與基材表麵分子形成配價鍵,這三種分子間的合力形成了聚氨酯膠粘劑粘接力的主體。

2. 機械作用力:

在顯微鏡上看,任何固體表麵都不是光滑的,它由無數的峰穀組成,當膠粘劑把這些峰穀罐滿並固化後,便形成了無數個微型的“錨釘”,將兩種基材牢牢地鎖在了一起,這就從物理力學方麵加強了粘接效果,這種力也是粘接力的一個重要部分。

3. 擴散作用力:

當膠粘劑與基材緊密接觸時,由於分子的熱運動,在界麵上產生互相擴散作用,越是相容性接近的,則擴散越容易進行,同時膠粘劑分子量越低也越利於擴散,而基材屬於高度結晶分子結構的,由於其分子鍵堆集緊密,則不易發生分子間的擴散作用。例如聚酯,雖然它屬於高表麵能材料,但它粘接起來,並不容易。原因就是它是屬於高結晶度的分子結構,材料非常緊密。擴散作用使得界麵模糊,你中有我,我中有你,這種作用力,也是粘接力形成的一部分。

關於粘接機理方麵,有多種理論解釋,因為粘接現象的複雜性和現代科學水平及檢測手段的局限性,目前各種理論解釋也屬名家之言,見仁見智,供大家參考。

影響粘接力的因素:

1. 基材表麵張力的影響:

因為聚氨酯膠粘劑的表麵張力在40 達因左右,那麽被粘基材表麵就一定要達到40達因左右,這樣粘接才有前提,如果被粘基材是金屬,從材質上說它本身屬高能表麵,但要注意其清潔度和氧化情況,要保持膠粘劑與其表麵的浸潤接近於零,也就是說不完全浸潤。

如果被粘基材是塑料膜,那麽其電暈處理的效果是很重要的,尤其是一些結構上就屬低表麵能的材料,如: PE、PP 等,就必須進行足夠的表麵活化,使其變成高表麵能的表麵,方能用於複合。

2. 基材化學結構的影響:

高分子塑料膜、就其大分子結構而言,有極性和非極性之分,聚酯、尼龍屬極性分子, 而PE、PP 屬於非極性分子,而聚氨酯膠粘劑屬於極性分子,因為它對於極性分子結構的材料潤濕性就好,當然對非極性分子結構的材料潤濕就不好,要是采取潤濕好的非極性分子膠粘劑,潤濕性倒是提高了,但粘接力形成就主要靠分子間的色散力了。而極性分子的偶極取向力,還有與極性基團之間的氫鍵力就不存在了,這樣的結果,就是粘接力大大降低了,要想獲得高強度的粘接效果,就必須將非級性分子材料表麵處理成有極性基團的,提高其表麵極性,增加表麵張力,使用極性膠粘劑進行粘接。

3. 弱界麵層的影響:

弱界麵層是由於基材、膠粘劑及環境中的低分子物或各種雜質通過滲析、吸附在界麵上產生了密集層,影響了膠粘劑基材之間的相互接觸,並且它們對基材的吸附力大於對膠粘劑的吸附力,在界麵上形成了低分子物的吸附層,對膠粘劑分子起解吸附作用,大大降低了粘接力,在生產實踐中的一些失敗的粘接就是由此引起的。