粘接的各种理论认知

01机械胶接理论

局限性：不能解释许多胶接现象，如孔隙多（表面粗糙）的木材的胶接强度比孔隙少（表面致密）的木材的胶接强度低。

实例证明
无机胶粘剂的套接强度高（无机胶专家贺孝先教授）☆木材表面存在大量的纹孔和暴露在外的细胞腔，从而产生胶接力。
用SEM（扫描电镜）观察木材胶接层（樟木），发现由导管腔至细胞壁纹孔的各种木材组织内腔中都有胶粘剂渗入。

02吸附胶接理论

固体表面由于范德华力的作用能吸附液体和气体，这种作用即为物理吸附。而它是胶粘剂与被胶接材料间牢固结合的普遍性原因。

扩散
液体胶粘剂分子，借助于布朗运动向被胶接材料表面扩散，使二者所有的极性基团或链节相互靠近。加强布朗运动的措施有：升温、加压、降低粘度等。

吸附力的产生
当分子间距<5×1010m时，两种分子便产生吸附作用，并使分子间距进一步缩短，达到能处于最大稳定状态的距离，从而完成胶接作用。

胶粘剂与被胶接材料，胶接体系内分子接触，物质的极性有利于获得表间的距离是产生区（界面）的稠密程，高胶接强度，但过高会胶接力的必要条件。决定胶接强度的，妨碍湿润过程的进行。主要因素，胶粘剂湿润被胶接材料的表面产生物理吸附 。

胶接吸附特性实例

醋酸乙烯—氯乙烯—顺丁烯二酸共聚物胶接玻璃时，剥离强度F与—COOH基（羧基）浓度的关系：
F=к[-CОOН]"
环氧树脂胶接铝合金时，剪切强度F与环氧树脂中的—OH基含量之间的关系：
F=A+B[-OH]2/3

理论缺陷
把胶接作用主要归功于分子间的作用力（弱力），不能圆满解释胶粘剂与被胶接物之间的胶接力大于胶粘剂本身的强度这一事实。
在测定胶接强度时，为克服分子间的力所作的功，应当与分子间的分离速度无关。但事实上胶接力的大小与剥离速度有关，吸附理论无法解释。
不能解释极性的α—氰基丙烯酸酯能胶接非极性的PS等现象；也不能解释高分子化合物极性过大，胶接强度反应降低的现象；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也不能解释。许多胶接体系无法用范氏力解释，而与酸碱配位作用有关。例：

03酸碱作用理论

被胶接材料与胶粘剂按其电子转移方向划分为酸性或碱性物质；
☆电子给体或质子受体为碱性物质，反之则为酸性物质;
☆胶接体系界面的电子转移时，形成了酸碱配位作用而产生胶接力。
1、氢键可作为酸碱配位作用的一种特殊形式
2、酸碱配位作用实质上是分子间相互作用的一种形式
3、酸碱配位作用可视为吸附理论的一种特殊形式

04扩散理论

链状分子所组成的胶粘剂，涂刷到被胶接材料的表面，在胶液的作用下表面溶胀或溶解。由于胶粘剂的分子链或链段的布朗运动，使分子链或链段从一个相进到另一个相中，二者互相交织在一起，使它们之间的界面消失，变成一个过渡区（层） ，最后在过渡区形成相互穿透的高分子网络结构，从而得到很高的胶接强度。

A、溶解度参数相近
B、网络结构过渡区的形成
C、对某些胶接制品的剪切强度不高，而剥离强度很高的成功解释。

贡献
☆线性高分子的胶接体系☆轻度交联的高分子胶接体系
☆可解释同种或结构、性能相近的高分子化合物的胶接作用。

提高扩散的措施
A、降低分子量
B、提高接触时间
C、提高胶接温度

局限
☆不能解释金属和陶瓷、玻璃等无机物的胶接现象☆无法解释聚甲基丙烯酸甲酯（Mw=9万，溶解度参数=9.24）和聚苯乙烯（Mw=3万，溶解度参数=9.12）各自以7.5%的溶液共溶于甲苯中，而它们的固相却互不扩散的现象。

05化学键胶接理论

胶接作用主要是化学键力作用的结果；胶粘剂与被粘物分子间产生化学反应而获得高强度的主价键结合，化学键包括离子键、共价键和金属键，在胶接体系中主要是前二者。化学键力比分子间力大得多。1948年C.H.Hofricher Jr.等研究了胶接强度f与界面化学活性基团浓度C的关系（k=常数，n≈0.6）：
F=kCn

例证
☆电子衍射法证明：硫化橡胶与黄铜表面形成硫化亚铜，通过硫原子与橡胶分子的双键反应形成化学键。☆铝、黄铜、不锈钢、铂等金属表面从溶液中吸附酚醛树脂时，均产生化学键连接。
☆聚氨脂胶接木材、皮革等存在化学键胶接作用。

来源： 公众号 粘接 粘接