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粘接的理論基礎知識
發布日期:2018/11/15   瀏覽次數:192
一般來說,粘接過程就是表面處理、涂膠、疊合、固化、后處理等,是一復雜的物理和化學過程。
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,并排除其界面上吸附的空氣,才能產生粘接作用。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性質發生了改變,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,這就是環氧樹脂膠粘劑對金屬粘接極好的原因,而對于未經處理的聚合物,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*分子間作用力產生永久的粘接。在粘附力和內聚力中所包含的化學鍵有四種類型:
(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,實際上往往是內聚破壞或弱邊界層破壞。弱邊界層來自膠粘劑、被粘物、環境,或三者之間任意組合。如果雜質集中在粘接界面附近,并與被粘物結合不牢,在膠粘劑和被粘物內部都可出現弱邊界層。當發生破壞時,盡管多數發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的實例,聚乙烯含有強度低的含氧雜質或低分子物,使其界面存在弱邊界層所承受的破壞應力很少。如果采用表面處理方法除去低分子物或含氧雜質,則粘接強度獲得很大的提高,事實業已證明,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的處理,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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