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粘接的理論基礎(chǔ)知識 |
發(fā)布日期:2018-11-15 瀏覽次數(shù)：3510 |
一般來說，粘接過程就是表面處理、涂膠、疊合、固化、后處理等，是一復(fù)雜的物理和化學(xué)過程。
1、 機械理論
機械理論認為，膠粘劑必須滲入被粘物表面的空隙內(nèi)，并排除其界面上吸附的空氣，才能產(chǎn)生粘接作用。在粘接如泡沫塑料的多孔被粘物時，機械嵌定是重要因素。膠粘劑粘接經(jīng)表面打磨的致密材料效果要比表面光滑的致密材料好，這是因為(1)機械鑲嵌;(2)形成清潔表面;(3)生成反應(yīng)性表面;(4)表面積增加。由于打磨確使表面變得比較粗糙，可以認為表面層物理和化學(xué)性質(zhì)發(fā)生了改變，從而提高了粘接強度。
2、吸附理論
吸附理論認為，粘接是由兩材料間分子接觸和界面力產(chǎn)生所引起的。粘接力的主要來源是分子間作用力包括氫鍵力和范德華力。膠粘劑與被粘物連續(xù)接觸的過程叫潤濕，要使膠粘劑潤濕固體表面，膠粘劑的表面張力應(yīng)小于固體的臨界表面張力，膠粘劑浸入固體表面的凹陷與空隙就形成良好潤濕。如果膠粘劑在表面的凹處被架空，便減少了膠粘劑與被粘物的實際接觸面積，從而降低了接頭的粘接強度。
許多合成膠粘劑都容易潤濕金屬被粘物，而多數(shù)固體被粘物的表面張力都小于膠粘劑的表面張力。實際上獲得良好潤濕的條件是膠粘劑比被粘物的表面張力低，這就是環(huán)氧樹脂膠粘劑對金屬粘接極好的原因，而對于未經(jīng)處理的聚合物，如聚乙烯、聚丙烯和氟塑料很難粘接。
通過潤濕使膠粘劑與被粘物緊密接觸，主要是*分子間作用力產(chǎn)生永久的粘接。在粘附力和內(nèi)聚力中所包含的化學(xué)鍵有四種類型：
(1) 離子鍵
(2) 共價鍵
(3) 金屬鍵
(4) 范德華力
3、擴散理論
擴散理論認為，粘接是通過膠粘劑與被粘物界面上分子擴散產(chǎn)生的。當膠粘劑和被粘物都是具有能夠運動的長鏈大分子聚合物時，擴散理論基本是適用的。熱塑性塑料的溶劑粘接和熱焊接可以認為是分子擴散的結(jié)果。
4、靜電理論
由于在膠粘劑與被粘物界面上形成雙電層而產(chǎn)生了靜電引力，即相互分離的阻力。當膠粘劑從被粘物上剝離時有明顯的電荷存在，則是對該理論有力的證實。
5、弱邊界層理論
弱邊界層理論認為，當粘接破壞被認為是界面破壞時，實際上往往是內(nèi)聚破壞或弱邊界層破壞。弱邊界層來自膠粘劑、被粘物、環(huán)境，或三者之間任意組合。如果雜質(zhì)集中在粘接界面附近，并與被粘物結(jié)合不牢，在膠粘劑和被粘物內(nèi)部都可出現(xiàn)弱邊界層。當發(fā)生破壞時，盡管多數(shù)發(fā)生在膠粘劑和被粘物界面，但實際上是弱邊界層的破壞。
聚乙烯與金屬氧化物的粘接便是弱邊界層效應(yīng)的實例，聚乙烯含有強度低的含氧雜質(zhì)或低分子物，使其界面存在弱邊界層所承受的破壞應(yīng)力很少。如果采用表面處理方法除去低分子物或含氧雜質(zhì)，則粘接強度獲得很大的提高，事實業(yè)已證明，界面上確存在弱邊界層，，致使粘接強度降低。
6、粘接的一般過程
在進行粘接之前，首先要對被粘表面進行適當?shù)奶幚�，然后將準備好的膠粘劑均勻地涂覆在被粘物表面上，接著便是膠粘劑潤濕、流變、擴散、滲透、疊合之后，使之緊密接觸。當膠粘劑的大分子與被粘物表面的距離小于0.5nm時，則會互相吸引，產(chǎn)生范德華力或形成氫鍵、配位鍵、共價鍵、離子鍵、金屬鍵等，加上滲入孔隙中的膠粘劑，固化后生成無數(shù)的小“膠鉤子”，從而完成了粘接過程，于是獲得了牢固的粘接。
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