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胶接理论解释材料如何粘接

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浏览:- 发布日期:2018-05-23 08:55:42【

说到材料的粘接,少不胶黏剂的使用,然而胶黏剂粘接的实际机理迄今还没有明确,没有单一的理论能够解释所有的粘接现象,但了解各种粘接理论有助于掌握粘接的基本要求。

1.机械理论

机械理论又称为胶钉理论,该理论将胶接作用归因于机械粘附作用。

当胶黏剂固化时基材机械的固定在一起,在显微镜下固体材料不是完全光滑的,而是由无数无规则的峰和谷构成。为发挥粘接功效,胶黏剂必须渗透到表面凹孔中,并将界面中夹杂的空气赶走。

机械结合理论不能解释非多孔性材料,如表面光滑的玻璃等物体的胶接现象,也无法解释由于材料表面化学性能的变化对胶接作用的影响。

2.吸附理论

吸附理论认为胶接作用是胶黏剂分子与被胶接物分子在界面层上相互吸附产生的。胶接作用是物理吸附和化学吸附共同作用的结果。

吸附理论认为胶接过程可以划分为两个阶段。

第一阶段胶黏剂分子通过布朗运动,向被胶接物表面扩散,使二者极性基团或分子链段相互靠近。在此过程中,升温、降低胶黏剂的粘度和施加接触压力等都有利于布朗运动进行。

第二阶段是吸附引力的产生。当胶黏剂和被胶接物体的分子间距足够小时,便产生分子间引力,即范德华力。

吸附理论正确的把胶接现象与分子间作用力联系在一起。在一定范围内解释了胶接现象,得到广泛的支持,但它也存在明显的不足。

(1)将胶接作用主要归因于分子间的作用力,不能解释胶接力时常大于胶黏剂本身强度这一事实;

(2)测定胶接强度时,克服分子间作用力做工,应当与分子间作用力无关。事实上,胶接力的大小与剥离速度有关,这是吸附理论无法解释的;

(3)吸附理论不能解释极性的α-氰基丙烯酸酯能胶接非极性的聚苯乙烯类化合物现象;对高分子化合物极性过大,胶接强度反而降低的现象,以及网状结构的高聚物,当分子量超过5000时,胶接力几乎消失等现象,吸附理论都无法解释。

3.扩散理论

这一理论假设粘合是通过胶黏剂和被粘接物分子之间的相互扩散而形成牢固接头。

两种具有相容性的高聚物相互接触时,由于分子或链段的布朗运动而相互扩散。在界面上发生互溶,导致胶黏剂和被粘物的界面消失和过度区产生,从而形成牢固的接头。

通常情况,只有同类高分子化合物才能互溶和扩散。所以,扩散理论适合解释同种或者结构性能相近的高分子化合物的胶接作用。

4.静电理论

这一理论表明在胶黏剂-被粘接物的界面存在双电层,由此而形成静电力。这种力具有抗分离性。

这一理论通过在基材上剥离胶黏剂时产生的放电现象可充分说明。静电理论是以胶膜剥离时所耗能量,与双电层模型计算的粘附功相符合的事实为依据的。

实验中,当胶接接头以极慢的速度剥离时,电荷可以从极板部分逸出,降低电荷间的引力,减少剥离时消耗的功;当快速剥离时,电荷没有足够逸出,粘附功偏高。

在胶膜剥离实验中证实了静电作用的存在,但仅存在于能形成双电层的胶接体系中,不具有普遍意义。

综上所诉,胶接可以说是自然界的一种及其复杂的现象,任何两种毫不相干的材料都可以形成一个胶接体系。既然不能以一个统一的理论来解释胶接现象,那么我想应该是综合的应用这些理论就能解释所有的胶接现象了吧!

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