我們?cè)谑褂?a target="_blank">膠粘劑的時(shí)候,會(huì)發(fā)現(xiàn)在不同時(shí)間里,膠粘劑粘接強(qiáng)度總是有變化,那么好,問(wèn)題來(lái)了,到底是什么原因造成了膠粘劑粘接強(qiáng)度的變化?下面由我來(lái)為您解答一下
極性
一般說(shuō)來(lái)膠粘劑和被粘體分子的極性影響著粘接強(qiáng)度,但并不意味著這些分子極性的增加就一定會(huì)提高粘接強(qiáng)度。
從極性的角度出發(fā)為了提高粘接強(qiáng)度,與其改變膠粘劑和被粘體全部分子的極性,還不如改變界面區(qū)表面的極性。例如聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯經(jīng)等離子表面處理后,表面上產(chǎn)生了許多極性基團(tuán),如羥基、羰基或羧基等,從而提高了可粘接性。
分子量
聚合物的分子量(或聚合度)直接影響聚合物分子間的作用力,而分子間作用力的大小決定物質(zhì)的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)的高低,對(duì)于聚合物決定其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg和熔點(diǎn)Tm。所以聚合物無(wú)論是作為膠粘劑或者作為被粘體其分子量都影響著粘接強(qiáng)度。
一般說(shuō)來(lái),分子量和粘接強(qiáng)度的關(guān)系相當(dāng)于無(wú)支鏈線型聚合物的情況,包括兩種類型。第一種類型在分子量全范圍內(nèi)均發(fā)生膠粘劑的內(nèi)聚破壞,這時(shí),粘接強(qiáng)度隨分子量的增加而增加,但當(dāng)分子量達(dá)到某一數(shù)值后則保持不變。第二種類型由于分子量不同破壞部分亦不同。這時(shí),在小分子量范圍內(nèi)發(fā)生內(nèi)聚破壞,隨著分子量的增大粘接強(qiáng)度增大;當(dāng)分子量達(dá)到某一數(shù)值后膠粘劑的內(nèi)聚力同粘附力相等,則發(fā)生混合破壞;當(dāng)分子量再進(jìn)一步增大時(shí),則內(nèi)聚力超過(guò)粘附力,浸潤(rùn)性不好,則發(fā)生界面破壞。結(jié)果使膠粘劑為某一分子量時(shí)的粘接強(qiáng)度為相當(dāng)大值。
側(cè)鏈
長(zhǎng)鏈分子上的側(cè)基是決定聚合物性質(zhì)的重要因素,從分子間作用力考慮,聚合物支鏈的影響是,當(dāng)支鏈小時(shí),增加支鏈長(zhǎng)度,降低分子間作用力。當(dāng)支鏈達(dá)到一定長(zhǎng)度后,開(kāi)始結(jié)晶,增加支鏈長(zhǎng)度,提高分子間作用力,這應(yīng)當(dāng)是降低或提高粘接強(qiáng)度的原因。
PH值
對(duì)于某些膠粘劑,其PH值與膠粘劑的適用期,有較為密切的關(guān)系,影響到粘接強(qiáng)度和粘接壽命。一般強(qiáng)酸、強(qiáng)堿,特別是當(dāng)酸堿對(duì)粘接材料有很大影響時(shí),對(duì)粘接常是有害的,尤其是多孔的木材、紙張等纖維類材更容易受影響。
由于像熱固性的酚醛樹(shù)脂和脲醛樹(shù)脂的固化過(guò)程受PH值的影響很大,常常要求酸度較大。例如,固化時(shí)在酚醛樹(shù)脂中加入對(duì)甲苯磺酸或磷酸,在脲醛樹(shù)脂中加入氯化銨或鹽酸。因此,在不希望酸度大又要粘接的場(chǎng)合,選用中性的間苯酚甲醛樹(shù)脂是適宜的。
將木材表面預(yù)先用堿處理,一般可得到牢固的接頭。但還必須注意膠層的PH值,它對(duì)膠層比對(duì)被膠接表面更有影響。
交聯(lián)
聚合物的內(nèi)聚強(qiáng)度隨交聯(lián)密度的增加而增大,而當(dāng)交聯(lián)密度過(guò)大時(shí)聚合物則變硬變脆,因而使聚合物耐沖擊強(qiáng)度降低。交聯(lián)聚合物的強(qiáng)度與交聯(lián)點(diǎn)數(shù)目和交聯(lián)分子的長(zhǎng)度密切相關(guān),隨著交聯(lián)點(diǎn)數(shù)目的增多,交聯(lián)間距的變短以及交聯(lián)分子長(zhǎng)度的變短,交聯(lián)聚合物會(huì)變得又硬又脆。
溶劑和增塑劑
溶劑型膠粘劑的粘接強(qiáng)度當(dāng)然要受膠層內(nèi)殘留溶劑量的影響。溶劑量多時(shí),雖浸潤(rùn)性好,但由于膠粘劑內(nèi)聚力變小,而使內(nèi)聚強(qiáng)度降低。膠粘劑聚合物之間的親合力大時(shí),隨著溶劑的揮發(fā)粘接強(qiáng)度增大。兩者之間無(wú)親合力時(shí),殘留一些溶劑時(shí)膠粘劑的粘附性卻較大,隨著溶劑的揮發(fā),強(qiáng)度反而下降。例如聚醋酸乙烯不能粘接聚乙烯,但加入少量溶劑后則可粘接。顯然,溶劑起了增加兩者間親合力的作用。增塑劑和溶劑的作用類似,有時(shí)即便在粘不上的情況下,加入適當(dāng)?shù)脑鏊軇┮部烧成?。?dāng)是,增塑劑也將隨著時(shí)間的推移或是揮發(fā),或是向表面滲出,在增塑劑減少的同時(shí)粘接強(qiáng)度不斷下降。相反,有時(shí)被粘物內(nèi)的增塑劑也會(huì)滲移到膠層里,使膠粘劑軟化而失去內(nèi)聚粘接強(qiáng)度。或增塑劑聚集在界面上而使粘接界面分離。
填料
在膠粘劑中配合填料有如下作用:
(1)增加膠粘劑的內(nèi)聚強(qiáng)度;
(2)調(diào)節(jié)粘度或工藝性(例如觸變性);
(3)提高耐熱性;
(4)調(diào)整熱膨脹系數(shù)或收縮性;
(5)增大間隙的可填充性;
(6)給予導(dǎo)電性;
(7)降低價(jià)格;
(8)改善其他性質(zhì)。
結(jié)晶性
結(jié)晶度高的聚合物分子的縮聚狀態(tài)是有規(guī)則的,如果熔點(diǎn)不高,加熱結(jié)晶聚合物,將使結(jié)晶范圍內(nèi)的有序的分子排列發(fā)生混亂,分子開(kāi)始向熔融狀態(tài)過(guò)渡。因此,結(jié)晶度高的聚合物適宜作熱熔。
分解
在使用過(guò)程中,膠粘劑分解是使粘接強(qiáng)度降低成的重要因素,而使膠粘劑分解的原因有水、熱、輻照、酸、堿及其他化學(xué)物質(zhì)。聚合物與水反應(yīng)而分解稱水解。加熱常常又可能導(dǎo)致聚合物交聯(lián),聚合物抗水解能力因其分子中化學(xué)鍵的不同而異。多數(shù)水溶性聚合物易于水解。不溶于水的聚合物水解就非常慢,而聚合物吸附水的能力對(duì)水解起著重要作用,聚合物水解也受結(jié)晶性和鏈的構(gòu)象的明顯影響。由于微量的酸或堿可加速某些聚合物水解,聚酯類縮合樹(shù)脂與酸或堿接觸時(shí),很容易水解。環(huán)氧樹(shù)脂的耐濕性根據(jù)固化劑的種類和使用環(huán)境不同而有明顯的不同,以聚酰胺固化的環(huán)氧樹(shù)脂因酰胺鍵水解而破壞;以多元酸酐固化的環(huán)氧樹(shù)脂因酯鍵的斷裂而解體;聚氨酯也常因酯鍵水解面破壞,而具有醚鍵、碳-碳鍵結(jié)構(gòu)的聚合物,如酚醛樹(shù)脂、丁苯、丁腈橡膠,就不易水解,耐水性良好。
聚合物加熱過(guò)度將引起下列變化:
(1)聚合物分子的分解;
(2)繼續(xù)交聯(lián);
(3)可揮發(fā)和可遷移成分的逸出;這些過(guò)程的結(jié)果將導(dǎo)致膠粘劑內(nèi)聚強(qiáng)度下降或界面作用力降低。
聚合物在高溫下會(huì)發(fā)生降解和交聯(lián)的作用,降解使聚合物分子鏈斷裂,分子量下降,使聚合物強(qiáng)度降低,交聯(lián)使分子間形成新的化學(xué)鍵,分子量增加,聚合物強(qiáng)度上升。粘接接頭上聚合物不斷交聯(lián)將使聚合物發(fā)脆,接頭強(qiáng)度變壞。
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