膠粘劑粘接機(jī)理及粘接技術(shù)

1、第第7 7章章 粘接機(jī)理及粘接技術(shù)粘接機(jī)理及粘接技術(shù)7.1 粘接機(jī)理粘接機(jī)理7.1.1 界面接觸與粘接界面接觸與粘接 理想的粘接強(qiáng)度，必需條件：緊密接觸理想的粘接強(qiáng)度，必需條件：緊密接觸n液體的接觸角為液體的接觸角為0或接近或接近0；n黏度低，即不得大于幾毫帕秒；黏度低，即不得大于幾毫帕秒；n能驅(qū)除被粘物接頭間所夾空氣。能驅(qū)除被粘物接頭間所夾空氣。n使用膠黏劑，在粘接過程中，由于膠黏劑的使用膠黏劑，在粘接過程中，由于膠黏劑的流動(dòng)性流動(dòng)性和和較小的表面張力較小的表面張力，對(duì)被粘物表面產(chǎn)生，對(duì)被粘物表面產(chǎn)生潤濕作用潤濕作用，使界面分，使界面分子緊密接觸，膠黏劑分子通過子緊密接觸，膠黏劑分子通過自身

2、的運(yùn)動(dòng)自身的運(yùn)動(dòng)，建立起最合適，建立起最合適的構(gòu)型，達(dá)到的構(gòu)型，達(dá)到吸附平衡吸附平衡。 隨后，膠黏劑分子對(duì)被粘物表隨后，膠黏劑分子對(duì)被粘物表面進(jìn)行面進(jìn)行跨越界面的擴(kuò)散作用跨越界面的擴(kuò)散作用，形成，形成擴(kuò)散界面區(qū)擴(kuò)散界面區(qū)。 對(duì)高分子被粘物而言，這種擴(kuò)散是對(duì)高分子被粘物而言，這種擴(kuò)散是相互進(jìn)行相互進(jìn)行的；金的；金屬或無機(jī)物由于受結(jié)晶結(jié)構(gòu)的約束，分子較難運(yùn)動(dòng)，但屬或無機(jī)物由于受結(jié)晶結(jié)構(gòu)的約束，分子較難運(yùn)動(dòng)，但膠黏劑在硬化前，分子可以擴(kuò)散到表面氧化層的微孔中膠黏劑在硬化前，分子可以擴(kuò)散到表面氧化層的微孔中去，達(dá)到分子的緊密接觸，最后仍能形成以去，達(dá)到分子的緊密接觸，最后仍能形成以次價(jià)力次價(jià)力為主為主

3、的或的或化學(xué)鍵化學(xué)鍵的粘接鍵。這就是的粘接鍵。這就是粘接的基本過程粘接的基本過程。全過程。全過程的關(guān)鍵作用是的關(guān)鍵作用是潤濕潤濕、擴(kuò)散擴(kuò)散和和形成粘接鍵形成粘接鍵。1、 浸潤平衡浸潤平衡n為形成良好的為形成良好的粘接粘接，首先要求，首先要求膠粘劑膠粘劑分子和被粘接材分子和被粘接材分子充分接觸。為此，一般要將被粘接體表面的分子充分接觸。為此，一般要將被粘接體表面的空氣空氣、或者或者水蒸氣水蒸氣等氣體排除，使膠粘劑液體和被粘接材接等氣體排除，使膠粘劑液體和被粘接材接觸。即將觸。即將氣氣固界面固界面轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)換成液液固固界面，這種現(xiàn)象叫做界面，這種現(xiàn)象叫做潤濕潤濕，其潤濕能力叫做潤濕性。，其潤濕能力叫

4、做潤濕性。 n膠黏劑在涂膠階段應(yīng)當(dāng)具有較好的膠黏劑在涂膠階段應(yīng)當(dāng)具有較好的流動(dòng)性流動(dòng)性，而且其表面，而且其表面張力應(yīng)小于被粘物的表面張力。這意味著，膠黏劑應(yīng)當(dāng)在張力應(yīng)小于被粘物的表面張力。這意味著，膠黏劑應(yīng)當(dāng)在被粘物表面產(chǎn)生被粘物表面產(chǎn)生潤濕潤濕，能，能自動(dòng)鋪展自動(dòng)鋪展到被粘物表面上。到被粘物表面上。n當(dāng)被粘物表面存在凹凸不平和峰谷的粗糙表面形貌時(shí)，當(dāng)被粘物表面存在凹凸不平和峰谷的粗糙表面形貌時(shí)，能因膠黏劑的潤濕和鋪展，起能因膠黏劑的潤濕和鋪展，起填平峰谷填平峰谷的作用，使兩個(gè)被的作用，使兩個(gè)被粘物表面通過膠黏劑而粘物表面通過膠黏劑而大面積接觸大面積接觸，并達(dá)到產(chǎn)生，并達(dá)到產(chǎn)生分子作用分子作用

5、力力的的0.5 nm以下的近程距離。以下的近程距離。 這就要求要選擇能起這就要求要選擇能起良好潤濕效果良好潤濕效果的膠黏劑。同時(shí)，也的膠黏劑。同時(shí)，也要求被粘物表面事先要進(jìn)行必要的要求被粘物表面事先要進(jìn)行必要的清潔清潔和和表面處理表面處理，達(dá)到最，達(dá)到最宜潤濕與粘接的表面狀態(tài)。要宜潤濕與粘接的表面狀態(tài)。要盡量避免潤濕不良盡量避免潤濕不良的情況。的情況。 如果被粘物表面出現(xiàn)潤濕不良的如果被粘物表面出現(xiàn)潤濕不良的界面缺陷界面缺陷，則在缺陷的周，則在缺陷的周圍就會(huì)發(fā)生圍就會(huì)發(fā)生應(yīng)力集中應(yīng)力集中的局部受力狀態(tài)；此外，表面未潤濕的的局部受力狀態(tài)；此外，表面未潤濕的微細(xì)孔穴，粘接時(shí)未排盡或膠黏劑帶入的微細(xì)

6、孔穴，粘接時(shí)未排盡或膠黏劑帶入的空氣泡空氣泡，以及材料，以及材料局部的局部的不均勻性不均勻性，都可能引起潤濕不良的，都可能引起潤濕不良的界面缺陷界面缺陷，這些都，這些都應(yīng)盡量排除。應(yīng)盡量排除。粘接失敗的原因? n壓敏膠與底材不匹配 n表面平整度 表面污染 脫模劑 塵埃 增塑劑遷移 軟質(zhì)聚氯乙烯 橡膠 養(yǎng)護(hù)時(shí)間 施工壓力 施工環(huán)境 溫度 on polyethylenesurfaceWater DropSubstrateWater Dropon clean metalsurfaceSubstraten判斷潤濕性判斷潤濕性可用可用接觸角接觸角來衡量，可用來衡量，可用Young方程來表示：方程來表示：

7、 SV = LV cos + SL式中，式中，為接觸角，也稱為潤濕角；為接觸角，也稱為潤濕角；SV為固氣界面張力；為固氣界面張力；LV為液氣界面張力；為液氣界面張力；SL為固液界面張力。為固液界面張力。n此式應(yīng)處于此式應(yīng)處于熱力學(xué)平衡狀態(tài)熱力學(xué)平衡狀態(tài)才有意義。才有意義。 SL SV LV 液滴液滴圖圖11 液體在固體表面上的浸潤狀態(tài)液體在固體表面上的浸潤狀態(tài) 可從可從接觸角接觸角(潤濕角潤濕角)判斷潤濕判斷潤濕： 習(xí)慣上將液體在固體表面的接觸角習(xí)慣上將液體在固體表面的接觸角= 90 時(shí)定為潤濕時(shí)定為潤濕與否的分界點(diǎn)。與否的分界點(diǎn)。 90 為為不潤濕不潤濕，90 為為潤濕潤濕，接觸角，接觸角越

8、小越小，潤濕性能越好。潤濕性能越好。 nZisman將固體表面分為將固體表面分為高能表面高能表面和和低能表面低能表面。凡表面能。凡表面能200mNm為為高能表面高能表面，金屬、金屬氧化物和無機(jī)化合，金屬、金屬氧化物和無機(jī)化合物的表面，都是高能表面，表面能物的表面，都是高能表面，表面能膠黏劑的膠黏劑的LV ，容易鋪展?jié)櫇袢菀卒佌節(jié)櫇?；低能表面；低能表面的的c 一般膠黏劑的一般膠黏劑的LV ，所以，所以不易鋪展?jié)櫇癫灰卒佌節(jié)櫇瘛?、 表面及界面自由能表面及界面自由能n臨界表面張力臨界表面張力c較大的被粘物，選擇比被粘物較大的被粘物，選擇比被粘物c小的膠小的膠黏劑比較容易，有較多的膠黏劑品種可供選擇

9、。但黏劑比較容易，有較多的膠黏劑品種可供選擇。但c 越小越小，則越不容易選擇能有效潤濕的膠黏劑。例如，則越不容易選擇能有效潤濕的膠黏劑。例如，聚四氟乙烯聚四氟乙烯(PTFE)的的c只有只有19mNm，很不容易找到表面張力比這還，很不容易找到表面張力比這還小的膠黏劑，所以小的膠黏劑，所以PTFE具有具有難粘的特性難粘的特性，利用這一特性，將，利用這一特性，將PTFE熱噴涂于熱噴涂于鍋面鍋面，就可以制成不粘鍋。，就可以制成不粘鍋。 要想粘接要想粘接PTFE，只有利用，只有利用鈉鈉-萘溶液萘溶液進(jìn)行化學(xué)處理或利用進(jìn)行化學(xué)處理或利用低低溫等離子體溫等離子體進(jìn)行處理使表面改性，才能進(jìn)行粘接。進(jìn)行處理使表

10、面改性，才能進(jìn)行粘接。 通常金屬、玻璃、陶瓷、（木材）等無機(jī)物表面張力很大，容易被膠粘劑濕潤，粘接容易。但當(dāng)其表面被油污染后，表面張力變小，濕潤變差，常使粘接失敗，這就是涂膠前進(jìn)行脫脂處理的原因。A、表面清理 除雜、除污、脫漆等。B、脫除油脂 1、溶劑除油：n 常用溶劑：n 丙酮、甲乙酮、汽油、無水乙醇；n 四氯化碳、三氯乙烯、過氯乙烯等 2、堿液除油：n 特點(diǎn)：主要用于動(dòng)植物油的去除，但除礦物油效果差，常需配制堿液清洗劑。n堿液除油清洗劑配方： 配方 鋼鐵 銅及其合金 鋁及其合金 氫氧化鈉：50-60g/L 碳酸鈉： 50-60g/L 10-20g/L 磷酸鈉： 86-100g/L 10-2

11、0g/L 10-30g/L 硅酸鈉： 10-15 g/L 25g/L 3-5g/L OP乳化劑： 2-3g/L 2-3g/L 處理?xiàng)l件：80/30min 70/30min 50/10min 3、超聲波除油 適合結(jié)構(gòu)復(fù)雜的構(gòu)件。C、除銹1、機(jī)械法：2、化學(xué)法：n 硫酸+緩蝕劑（硫脲、聯(lián)苯胺、食鹽等）n 鹽酸+緩蝕劑（六次甲基次胺、甲醛等）D、表面化學(xué)處理 1、金屬的表面活化或鈍化 2、難粘材料的表面活化nPE/PP: n配方：重鉻酸鉀（5份）+ 濃硫酸（60份）+水（3份）n處理?xiàng)l件：60-70/10-20minn PTFE: n配方： 金屬鈉 （23g） + 精萘 （128g） + 四氫呋喃（

12、1000ml）n處理?xiàng)l件：室溫 ，1-5min。n針對(duì)不同的表面污染采用不同的清潔劑：表面清潔 污染類型污染類型 清潔劑清潔劑指紋 異丙醇（IPA）水汽 異丙醇（IPA）油、脂 庚烷（Heptane）重度油污 丁酮（MEK）脫模劑 向制造商咨詢注意：對(duì)于塑料基材，進(jìn)行合適的清潔非常重要！3 界面擴(kuò)散界面擴(kuò)散n 膠黏劑分子膠黏劑分子或或分子鏈段分子鏈段與處于與處于熔融熔融或或表面溶脹狀態(tài)表面溶脹狀態(tài)的的被粘聚合物表面接觸時(shí)，分子之間會(huì)產(chǎn)生相互跨越界面的被粘聚合物表面接觸時(shí)，分子之間會(huì)產(chǎn)生相互跨越界面的擴(kuò)散擴(kuò)散，界面會(huì)變成，界面會(huì)變成模糊的彌散狀模糊的彌散狀，兩種分子也可能產(chǎn)生，兩種分子也可能產(chǎn)生

13、互互穿的纏繞穿的纏繞。這時(shí)，雖然分子間只有。這時(shí)，雖然分子間只有色散力色散力的相互作用，也的相互作用，也有可能達(dá)到有可能達(dá)到相當(dāng)高相當(dāng)高的粘接強(qiáng)度。的粘接強(qiáng)度。n若膠黏劑與高分子材料被粘物的若膠黏劑與高分子材料被粘物的相容性不好相容性不好，或，或潤濕潤濕性不良性不良，則膠黏劑分子因受到斥力作用，鏈段不可能發(fā)，則膠黏劑分子因受到斥力作用，鏈段不可能發(fā)生深度擴(kuò)散，只在淺層有少許擴(kuò)散，這時(shí)生深度擴(kuò)散，只在淺層有少許擴(kuò)散，這時(shí)界面的輪廓顯界面的輪廓顯得分明得分明。只靠。只靠分子色散力分子色散力的吸引作用結(jié)合的界面，在外的吸引作用結(jié)合的界面，在外力作用下，容易發(fā)生滑動(dòng)，所以粘接強(qiáng)度不會(huì)很高。力作用下，容

14、易發(fā)生滑動(dòng)，所以粘接強(qiáng)度不會(huì)很高。 利用膠黏劑利用膠黏劑粘接金屬粘接金屬，由于金屬分子是以金屬鍵緊密，由于金屬分子是以金屬鍵緊密結(jié)合起來的，分子的位置固定不變，而且結(jié)合起來的，分子的位置固定不變，而且金屬分子金屬分子排列排列規(guī)整，有序性高，大多數(shù)能生成規(guī)整，有序性高，大多數(shù)能生成晶體晶體構(gòu)造，密度大而結(jié)構(gòu)造，密度大而結(jié)構(gòu)致密，不但金屬分子不能發(fā)生構(gòu)致密，不但金屬分子不能發(fā)生擴(kuò)散擴(kuò)散作用，就是作用，就是膠黏劑膠黏劑的分子也不可能擴(kuò)散到金屬相里面去。所以，膠黏劑粘的分子也不可能擴(kuò)散到金屬相里面去。所以，膠黏劑粘接金屬形成的接金屬形成的界面界面是很清晰的。是很清晰的。 n若對(duì)若對(duì)金屬金屬表面進(jìn)行改性

15、，除去松散的表面進(jìn)行改性，除去松散的氧化層、污染層，氧化層、污染層，并使之生成疏松多孔狀表面，或增加表面的并使之生成疏松多孔狀表面，或增加表面的粗糙度粗糙度，會(huì)有，會(huì)有利于膠黏劑分子的利于膠黏劑分子的擴(kuò)散擴(kuò)散、滲透滲透或或相互咬合相互咬合，有可能提高，有可能提高膠膠接強(qiáng)度接強(qiáng)度。另外，選擇。另外，選擇強(qiáng)極性強(qiáng)極性的或能與金屬表面產(chǎn)生的或能與金屬表面產(chǎn)生化學(xué)鍵化學(xué)鍵的膠黏劑，也能提高的膠黏劑，也能提高粘接強(qiáng)度粘接強(qiáng)度。借助。借助偶聯(lián)劑偶聯(lián)劑的作用，也是的作用，也是提高提高粘接強(qiáng)度粘接強(qiáng)度的有效方法。的有效方法。7.1.2 粘粘 接接 理理 論論n了解了解粘接理論粘接理論，可以從理論上指導(dǎo)膠黏劑選

16、擇，粘接，可以從理論上指導(dǎo)膠黏劑選擇，粘接接頭的設(shè)計(jì)，制定最佳的粘接工藝，控制影響粘接強(qiáng)度的接頭的設(shè)計(jì)，制定最佳的粘接工藝，控制影響粘接強(qiáng)度的各種因素，達(dá)到形成強(qiáng)力粘接接頭的目的。各種因素，達(dá)到形成強(qiáng)力粘接接頭的目的。n機(jī)械互鎖理論機(jī)械互鎖理論n擴(kuò)散理論擴(kuò)散理論n吸附理論吸附理論n電子理論電子理論n1 機(jī)械互鎖理論機(jī)械互鎖理論結(jié)論結(jié)論在不平的被粘物表面形成機(jī)械互鎖力（膠釘）產(chǎn)生膠接力；膠釘越在不平的被粘物表面形成機(jī)械互鎖力（膠釘）產(chǎn)生膠接力；膠釘越多，膠粘劑滲透得越深，孔隙填充得越滿，膠接強(qiáng)度就越高。多，膠粘劑滲透得越深，孔隙填充得越滿，膠接強(qiáng)度就越高。對(duì)多孔性材料的膠接貢獻(xiàn)顯著，但對(duì)非孔性材

17、料的膠接貢獻(xiàn)不顯著對(duì)多孔性材料的膠接貢獻(xiàn)顯著，但對(duì)非孔性材料的膠接貢獻(xiàn)不顯著形成膠釘?shù)年P(guān)鍵：液體（流動(dòng)性）；足夠的固體含量形成膠釘?shù)年P(guān)鍵：液體（流動(dòng)性）；足夠的固體含量局限性：不能解釋許多膠接現(xiàn)象，如孔隙多（表面粗糙）的木材的局限性：不能解釋許多膠接現(xiàn)象，如孔隙多（表面粗糙）的木材的 膠接膠接 強(qiáng)度比孔隙少（表面致密）的木材的膠接強(qiáng)度低強(qiáng)度比孔隙少（表面致密）的木材的膠接強(qiáng)度低2 吸附理論吸附理論固體表面由于范德華力的作用能吸附液體和氣體，這種固體表面由于范德華力的作用能吸附液體和氣體，這種作用即為物理吸附。而它是膠粘劑與被膠接材料間牢固作用即為物理吸附。而它是膠粘劑與被膠接材料間牢固結(jié)合的普

18、遍性原因。結(jié)合的普遍性原因。 擴(kuò)散：液體膠粘劑分子，借助于布朗運(yùn)動(dòng)向被膠接材料表面擴(kuò)散，擴(kuò)散：液體膠粘劑分子，借助于布朗運(yùn)動(dòng)向被膠接材料表面擴(kuò)散， 使二者所有的極性基團(tuán)或鏈節(jié)相互靠近。加強(qiáng)布朗運(yùn)動(dòng)的措施有：使二者所有的極性基團(tuán)或鏈節(jié)相互靠近。加強(qiáng)布朗運(yùn)動(dòng)的措施有： 升溫、加壓、降低粘度等。升溫、加壓、降低粘度等。 吸附力的產(chǎn)生：當(dāng)分子間距吸附力的產(chǎn)生：當(dāng)分子間距 0.5nm時(shí)，兩種分子便產(chǎn)生吸附作時(shí)，兩種分子便產(chǎn)生吸附作用，并使分子間距進(jìn)一步縮短，達(dá)到能處于最大穩(wěn)定狀態(tài)的距用，并使分子間距進(jìn)一步縮短，達(dá)到能處于最大穩(wěn)定狀態(tài)的距 離，從而完成膠接作用。離，從而完成膠接作用。結(jié)論結(jié)論范德華力范德華

19、力偶極力：極性分子間的引力，偶極力：極性分子間的引力，即偶極距間的相互作用力。即偶極距間的相互作用力。式中：式中： 偶極矩偶極矩R距離；距離；T絕對(duì)溫度絕對(duì)溫度K波爾茲曼常數(shù)波爾茲曼常數(shù)KTRuuEk622213221,uu誘導(dǎo)偶極力：由于受到誘導(dǎo)偶極力：由于受到極性分子電場的作用而極性分子電場的作用而產(chǎn)生的。產(chǎn)生的。式中：式中： 分子極分子極化率；化率； 偶極矩偶極矩（永久，誘導(dǎo)）（永久，誘導(dǎo)）6222211RuauaED21,aa21,uu色散力：非極性分子色散力：非極性分子間的作用力。間的作用力。式中：式中： 分子分子電離能電離能621212123RaaIIIIEL21, II互相抵消互

20、相抵消在范氏力中在范氏力中起主要作用起主要作用膠粘劑與被膠接材料膠粘劑與被膠接材料表面間的距離是產(chǎn)生表面間的距離是產(chǎn)生膠接力的必要條件膠接力的必要條件膠接體系內(nèi)分子接觸膠接體系內(nèi)分子接觸區(qū)（界面）的稠密程區(qū)（界面）的稠密程度是決定膠接強(qiáng)度的度是決定膠接強(qiáng)度的主要因素主要因素物質(zhì)的極性有利于獲得物質(zhì)的極性有利于獲得高膠接強(qiáng)度，但過高會(huì)高膠接強(qiáng)度，但過高會(huì)妨礙濕潤過程的進(jìn)行妨礙濕潤過程的進(jìn)行膠粘劑濕潤被膠接材料的表面膠粘劑濕潤被膠接材料的表面產(chǎn)生物理吸附產(chǎn)生物理吸附n把膠接作用主要?dú)w功于分子間的作用力（弱力），把膠接作用主要?dú)w功于分子間的作用力（弱力），不能圓滿解釋膠粘劑與被膠接物之間的膠接力大于

21、不能圓滿解釋膠粘劑與被膠接物之間的膠接力大于膠粘劑本身的強(qiáng)度這一事實(shí)。膠粘劑本身的強(qiáng)度這一事實(shí)。n在測定膠接強(qiáng)度時(shí)，為克服分子間的力所作的功，在測定膠接強(qiáng)度時(shí)，為克服分子間的力所作的功，應(yīng)當(dāng)與分子間的分離速度無關(guān)。但事實(shí)上膠接力的應(yīng)當(dāng)與分子間的分離速度無關(guān)。但事實(shí)上膠接力的大小與剝離速度有關(guān)，吸附理論無法解釋。大小與剝離速度有關(guān)，吸附理論無法解釋。理論缺陷理論缺陷n不能解釋極性的不能解釋極性的- -氰基丙烯酸酯能膠接非極性的氰基丙烯酸酯能膠接非極性的PSPS等現(xiàn)象；也不能解釋高分子化合物極性過大，膠接等現(xiàn)象；也不能解釋高分子化合物極性過大，膠接強(qiáng)度反而降低的現(xiàn)象；網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高聚物當(dāng)分子量強(qiáng)度反

22、而降低的現(xiàn)象；網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高聚物當(dāng)分子量超過超過50005000時(shí)，膠接力幾乎消失等現(xiàn)象也不能解釋。時(shí)，膠接力幾乎消失等現(xiàn)象也不能解釋。n許多膠接體系無法用范氏力解釋，而與酸堿配位作許多膠接體系無法用范氏力解釋，而與酸堿配位作用有關(guān)。例：用有關(guān)。例：瀝青（酸性）瀝青（酸性）+ +石灰（堿性）石灰（堿性）膠接好膠接好瀝青（酸性）瀝青（酸性）+ +花崗巖（酸性）花崗巖（酸性）膠接差膠接差鈦酸鋇（堿性）鈦酸鋇（堿性）+ +酸性聚合物酸性聚合物性能好性能好鈦酸鋇（堿性）鈦酸鋇（堿性）+ +聚碳酸酯（堿性）聚碳酸酯（堿性）性能差性能差酸堿作用理論酸堿作用理論Fowkes被膠接材料與膠粘劑按其電子轉(zhuǎn)移方向劃

23、分為酸被膠接材料與膠粘劑按其電子轉(zhuǎn)移方向劃分為酸性或堿性物質(zhì)；性或堿性物質(zhì)；電子給體或質(zhì)子受體為堿性物質(zhì)，反之則為酸性電子給體或質(zhì)子受體為堿性物質(zhì)，反之則為酸性物質(zhì)；物質(zhì)；膠接體系界面的電子轉(zhuǎn)移時(shí)，形成了酸堿配位作膠接體系界面的電子轉(zhuǎn)移時(shí)，形成了酸堿配位作用而產(chǎn)生膠接力。用而產(chǎn)生膠接力。n3 擴(kuò)散理論擴(kuò)散理論鏈狀分子所組成的膠粘劑，涂刷到被膠鏈狀分子所組成的膠粘劑，涂刷到被膠接材料的表面，在膠液的作用下表面溶脹或接材料的表面，在膠液的作用下表面溶脹或溶解。由于膠粘劑的分子鏈或鏈段的布朗運(yùn)動(dòng)，溶解。由于膠粘劑的分子鏈或鏈段的布朗運(yùn)動(dòng)，使分子鏈或鏈段從一個(gè)相進(jìn)到另一個(gè)相中，二者互使分子鏈或鏈段從一

24、個(gè)相進(jìn)到另一個(gè)相中，二者互相交織在一起，使它們之間的界面消失，變成一個(gè)過相交織在一起，使它們之間的界面消失，變成一個(gè)過渡區(qū)（層），最后在過渡區(qū)形成相互穿透的高分渡區(qū)（層），最后在過渡區(qū)形成相互穿透的高分子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而得到很高的膠接強(qiáng)度。子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而得到很高的膠接強(qiáng)度。 溶解度參數(shù)相近溶解度參數(shù)相近 擴(kuò)散擴(kuò)散對(duì)某些膠接制品的剪切強(qiáng)度不高，而對(duì)某些膠接制品的剪切強(qiáng)度不高，而剝離強(qiáng)度很高的成功解釋。剝離強(qiáng)度很高的成功解釋。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)過網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)過渡區(qū)的形成渡區(qū)的形成貢獻(xiàn)貢獻(xiàn)線性高分子的膠接體系線性高分子的膠接體系輕度交聯(lián)的高分子膠接體系輕度交聯(lián)的高分子膠接體系可解釋同種或結(jié)構(gòu)、性能相近的可解釋同種

25、或結(jié)構(gòu)、性能相近的高分子化合物的膠接作用。高分子化合物的膠接作用。提高擴(kuò)散的措施提高擴(kuò)散的措施降低分子量降低分子量提高接觸時(shí)間提高接觸時(shí)間提高膠接溫度提高膠接溫度局限局限不能解釋金屬和陶瓷、玻璃等無機(jī)物的膠接現(xiàn)象不能解釋金屬和陶瓷、玻璃等無機(jī)物的膠接現(xiàn)象無法解釋聚甲基丙烯酸甲酯（無法解釋聚甲基丙烯酸甲酯（Mw=9萬，溶解度萬，溶解度參數(shù)參數(shù)=9.24）和聚苯乙烯（）和聚苯乙烯（Mw=3萬，溶解度參數(shù)萬，溶解度參數(shù)=9.12）各自以）各自以7.5%的溶液共溶于甲苯中，而它們的溶液共溶于甲苯中，而它們的固相卻互不擴(kuò)散的現(xiàn)象。的固相卻互不擴(kuò)散的現(xiàn)象。n4 電子理論（雙電層理論電子理論（雙電層理論 ）

26、將被膠接材料和固化的膠粘劑層理想化為電容器，即在膠接將被膠接材料和固化的膠粘劑層理想化為電容器，即在膠接接頭中存在雙電層，膠接力主要來自雙電層的靜電引力。靜接頭中存在雙電層，膠接力主要來自雙電層的靜電引力。靜電引力的產(chǎn)生是相電引力的產(chǎn)生是相1 1電荷場相電荷場相2 2電荷場相互作用的結(jié)果。電荷場相互作用的結(jié)果。成功地解釋了粘成功地解釋了粘附功與剝離速度附功與剝離速度有關(guān)的實(shí)驗(yàn)事實(shí)有關(guān)的實(shí)驗(yàn)事實(shí) 靜電引力（靜電引力（0.04MPa）對(duì)膠接強(qiáng)度的）對(duì)膠接強(qiáng)度的貢獻(xiàn)可忽略不計(jì)貢獻(xiàn)可忽略不計(jì) 無法解釋用炭黑作填料的膠粘劑及導(dǎo)電無法解釋用炭黑作填料的膠粘劑及導(dǎo)電膠的膠接現(xiàn)象膠的膠接現(xiàn)象 無法解釋由兩種以

27、上互溶高聚物構(gòu)成的無法解釋由兩種以上互溶高聚物構(gòu)成的膠接體系的膠接現(xiàn)象膠接體系的膠接現(xiàn)象 不能解釋溫度、濕度及其它因素對(duì)剝離不能解釋溫度、濕度及其它因素對(duì)剝離實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響缺陷貢獻(xiàn)當(dāng)膠接接頭以極慢的速度剝離時(shí)，當(dāng)膠接接頭以極慢的速度剝離時(shí)，電荷可以從極板部分逸出，電荷可以從極板部分逸出，降低了電荷間的引力，降低了電荷間的引力，減少了剝離時(shí)消耗的功減少了剝離時(shí)消耗的功當(dāng)快速剝離時(shí)，當(dāng)快速剝離時(shí)，電荷沒有足夠的逸出，電荷沒有足夠的逸出，粘附功偏高粘附功偏高解釋了粘附功與剝離速度有關(guān)解釋了粘附功與剝離速度有關(guān)克服了吸附理論的不足克服了吸附理論的不足n5 化學(xué)鍵理論化學(xué)鍵理論膠接作用主要

28、是化學(xué)鍵力作用的結(jié)果；膠接作用主要是化學(xué)鍵力作用的結(jié)果；膠粘劑與被粘物分子間產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)而膠粘劑與被粘物分子間產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)而獲得高強(qiáng)度的主價(jià)鍵結(jié)合，化學(xué)鍵包括獲得高強(qiáng)度的主價(jià)鍵結(jié)合，化學(xué)鍵包括離子鍵、共價(jià)鍵和金屬鍵，在膠接體系中離子鍵、共價(jià)鍵和金屬鍵，在膠接體系中主要是前二者?；瘜W(xué)鍵力比分子間力大得多。主要是前二者?；瘜W(xué)鍵力比分子間力大得多。發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成化學(xué)鍵發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成化學(xué)鍵活性基團(tuán)活性基團(tuán)偶聯(lián)劑偶聯(lián)劑表面處理表面處理化學(xué)吸附化學(xué)吸附發(fā)生條件發(fā)生條件從粘接接頭被破壞的情況來分析從粘接接頭被破壞的情況來分析膠粘劑與被粘表面間形成的薄弱表面層膠粘劑與被粘表面間形成的薄弱表面層對(duì)粘接強(qiáng)

29、度影響很大，必須盡可能除去對(duì)粘接強(qiáng)度影響很大，必須盡可能除去弱界面層理論弱界面層理論粘接作用與材料、膠粘劑的極性有關(guān)粘接作用與材料、膠粘劑的極性有關(guān)極性材料要用極性膠粘劑粘接極性材料要用極性膠粘劑粘接非極性材料要用非極性膠粘劑粘接非極性材料要用非極性膠粘劑粘接 極性理論極性理論配位鍵理論配位鍵理論 粘接時(shí)，微布朗運(yùn)動(dòng)促使膠粘劑分子中帶粘接時(shí)，微布朗運(yùn)動(dòng)促使膠粘劑分子中帶電荷部分（通常是帶孤對(duì)電子或電子的基電荷部分（通常是帶孤對(duì)電子或電子的基團(tuán)，如團(tuán)，如OHOH、NHNH2 2、CNCN、COOHCOOH等）與等）與被粘材料（如金屬離子、金屬原子、缺電被粘材料（如金屬離子、金屬原子、缺電子鏈節(jié)等

30、子鏈節(jié)等) )帶相反電荷部分之間形成配價(jià)鍵帶相反電荷部分之間形成配價(jià)鍵（距離小于（距離小于5 51010-10-10m)m)7.2 粘接技術(shù)粘接技術(shù)接頭設(shè)計(jì)接頭設(shè)計(jì)膠粘劑選擇膠粘劑選擇工藝方法工藝方法表面處理表面處理膠接強(qiáng)度膠接強(qiáng)度n7.2.1 粘接接頭的設(shè)計(jì)粘接接頭的設(shè)計(jì)n粘接接頭：粘接接頭：被粘接材料通過膠黏劑進(jìn)行被粘接材料通過膠黏劑進(jìn)行連接的連接的部位部位。n粘接接頭粘接接頭的的結(jié)構(gòu)形式結(jié)構(gòu)形式很多很多。從接頭的從接頭的使用功能使用功能、受力情況受力情況出發(fā)，有以下幾種基本形式出發(fā)，有以下幾種基本形式。n粘接接頭的基本形式粘接接頭的基本形式n（1）搭接接頭）搭接接頭（lap joint）

31、：n由由兩個(gè)被粘接部分兩個(gè)被粘接部分的的疊合，疊合，n粘接在一起粘接在一起所形成的接頭所形成的接頭n(2) 面接接頭面接接頭（surface joint）n兩個(gè)被粘接物主表面粘接兩個(gè)被粘接物主表面粘接n在一起在一起所形成的接頭所形成的接頭 n(3) 對(duì)接接頭（對(duì)接接頭（butt joint）n被粘接物的兩個(gè)端面被粘接物的兩個(gè)端面與n被粘接物主表面垂直被粘接物主表面垂直n(4) 角接接頭（角接接頭（angle joint）n兩被粘接物的主表面端部兩被粘接物的主表面端部n形成一定形成一定角度角度的的粘接接頭粘接接頭n接頭接頭膠層膠層在在外力作用外力作用時(shí)時(shí)，有有四種受力情況四種受力情況。（a）均勻

32、扯離均勻扯離 （b）剪切剪切 （c）剝離剝離 （d）不均勻扯離不均勻扯離拉應(yīng)力拉應(yīng)力：外力外力與與粘接面粘接面垂直垂直，且均勻分布于整個(gè)粘接面。且均勻分布于整個(gè)粘接面。剪切力剪切力：外力外力與與粘接面粘接面平行平行，且均勻分布于粘接面上。且均勻分布于粘接面上。剝離力剝離力：外力外力與與粘接面粘接面成一定角度，并成一定角度，并集中分布在膠集中分布在膠接面的某一線上接面的某一線上。劈裂力劈裂力（不均勻扯離力）：（不均勻扯離力）：外力外力配置于整個(gè)配置于整個(gè)粘接面粘接面，但不但不均勻分布在整個(gè)粘接面上均勻分布在整個(gè)粘接面上。應(yīng)力集中較為嚴(yán)重。應(yīng)力集中較為嚴(yán)重。 n為了分析方便，上述為了分析方便，上述四種應(yīng)力四種應(yīng)力尚可簡化為尚可簡化為拉應(yīng)力拉應(yīng)力和和剪剪切力切力兩類兩類。拉應(yīng)力包括拉應(yīng)力包括均勻扯離均勻扯離（正拉正拉）力力，不均勻扯不均勻扯離離（劈裂劈裂）力力和和剝離力剝離力。 實(shí)踐表明，膠接接頭的實(shí)踐表明，膠接接頭的抗剪切及抗拉伸能力強(qiáng)抗剪切及抗拉伸能力強(qiáng)，抗剝離抗剝離和扯離能力弱和扯離能力弱。設(shè)計(jì)接頭時(shí)應(yīng)盡可能使接頭承受剪切或拉伸。設(shè)計(jì)接頭時(shí)應(yīng)盡可能使接頭承受剪切或拉伸載荷。載荷。膠接接頭的設(shè)計(jì)要點(diǎn)膠接接頭