胶粘剂粘接原理(终审稿)
- 格式:docx
- 大小:58.06 KB
- 文档页数:5
粘合剂的原理
粘合剂的原理是通过建立与粘附表面的物理或化学连接,使两个或多个物体粘合在一起。
这种连接可以通过以下几种机制实现:
1. 物理吸附:粘合剂的分子通过凹凸等微观结构与粘附表面的分子相互作用,形成物理上的吸附力。
这种吸附力可以通过增加接触面积或提高接触力来增强。
2. 化学反应:粘合剂中的化学成分与粘附表面上的分子发生化学反应,形成共价键或离子键等强化学键。
这种化学反应可以包括酸碱中和、氧化还原、酯化、聚合等。
3. 拉力传递:粘合剂可以填充物体表面的微观凹凸,从而增加粘附表面的接触面积,并通过填充与物体表面产生的微小空隙来传递应力。
这种力学锁定机制可以增强粘合强度。
常见的粘合剂包括胶水、胶带、胶粘剂等。
不同的应用场景和物体特性需要选择不同的粘合剂。
在选择和使用粘合剂时,需要考虑物体的材料特性、粘合剂的粘附性能、环境使用条件等因素。
同时,要遵循正确的使用方法和操作规程,以确保粘合效果和安全性。
粘接原理1、机械理论认为,胶粘剂必须渗入被粘物表面的空隙内,并排除其界面上吸附的空气,才能产生粘接作用。
在粘接如泡沫塑料的多孔被粘物时,机械嵌定是重要因素。
胶粘剂粘接经表面打磨的致密材料效果要比表面光滑的致密材料好,这是因为(1)机械镶嵌;(2)形成清洁表面;(3)生成反应性表面;(4)表面积增加。
由于打磨确使表面变得比较粗糙,可以认为表面层物理和化学性质发生了改变,从而提高了粘接强度。
2、吸附理论认为,粘接是由两材料间分子接触和界面力产生所引起的。
粘接力的主要来源是分子间作用力包括氢键力和范德华力。
胶粘剂与被粘物连续接触的过程叫润湿,要使胶粘剂润湿固体表面,胶粘剂的表面张力应小于固体的临界表面张力,胶粘剂浸入固体表面的凹陷与空隙就形成良好润湿(γSV=γSL+γLVcosθ。
γSV,γSL,γLV各代表了固气接触,固液接触和液气接触。
θ为0º表示完全浸润)。
如果胶粘剂在表面的凹处被架空,便减少了胶粘剂与被粘物的实际接触面积,从而降低了接头的粘接强度。
许多合成胶粘剂都容易润湿金属被粘物,而多数固体被粘物的表面张力都小于胶粘剂的表面张力。
实际上获得良好润湿的条件是胶粘剂比被粘物的表面张力低(即γ氟塑料很难粘接。
通过润湿使胶粘剂与被粘物紧密接触,主要是靠分子间作用力产生永久的粘接。
在粘附力和内聚力中所包含的化学键有四种类型:1)离子键2)共价键3)金属键4)xx力3、扩散理论认为,粘接是通过胶粘剂与被粘物界面上分子扩散产生的。
当胶粘剂和被粘物都是具有能够运动的长链大分子聚合物时,扩散理论基本是适用的。
热塑性塑料的溶剂粘接和热焊接可以认为是分子扩散的结果。
4、静电理论由于在胶粘剂与被粘物界面上形成双电层而产生了静电引力,即相互分离的阻力。
当胶粘剂从被粘物上剥离时有明显的电荷存在,则是对该理论有力的证实。
5、弱边界层理论认为,当粘接破坏被认为是界面破坏时,实际上往往是内聚破坏或弱边界层破坏。
弱边界层来自胶粘剂、被粘物、环境,或三者之间任意组合。
胶粘剂原理胶粘剂是一种能够将两个或多个物体牢固粘合在一起的材料,它在我们的日常生活和工业生产中扮演着非常重要的角色。
胶粘剂的原理是什么呢?下面我们就来详细了解一下。
首先,我们需要了解胶粘剂的基本成分。
胶粘剂通常由粘合剂、助剂和填料组成。
粘合剂是胶粘剂中起粘合作用的主要成分,它能够将两个物体黏合在一起。
助剂则是为了提高胶粘剂的性能,比如增加粘度、改善流变性等。
填料则可以提高胶粘剂的强度和硬度。
其次,胶粘剂的粘合原理是怎样的呢?在两个物体表面接触时,胶粘剂会填充物体表面的微小凹陷,形成微观粘合。
同时,胶粘剂中的粘合剂会与物体表面的分子发生作用,形成化学键或物理吸附力,从而实现粘合。
这种微观粘合的形成,使得胶粘剂能够牢固地将物体粘合在一起。
另外,胶粘剂的固化过程也是胶粘剂原理的重要部分。
一般来说,胶粘剂在粘合后需要经过一定的时间来固化,形成牢固的粘合。
固化的过程中,胶粘剂中的溶剂或水分会逐渐挥发或被吸收,使得粘合剂分子之间的相互作用增强,从而提高粘合强度。
此外,胶粘剂的选择和应用也是影响胶粘剂粘合效果的重要因素。
不同的物体表面特性、使用环境和要求等都需要选择不同类型的胶粘剂。
在应用时,需要注意胶粘剂的施工方法、固化时间和温度等因素,以确保胶粘剂能够发挥最佳的粘合效果。
总的来说,胶粘剂的原理是通过填充物体表面的微小凹陷,形成微观粘合,同时通过化学键或物理吸附力将物体牢固粘合在一起。
在实际应用中,我们需要根据不同的情况选择合适的胶粘剂,并注意施工方法和环境条件,以确保胶粘剂能够发挥最佳的粘合效果。
希望这篇文档能够帮助大家更好地了解胶粘剂的原理和应用。
由胶黏剂与被粘物形成的粘合存在着吸附作用与吸附理论、静电作用与静电理论和扩散作用与扩散理论这三种理论解释。
[1]
1、吸附作用与吸附理论吸附理论认为粘结力主要产生与胶粘体系的分子作用,存在两个阶段,第一阶段是液体胶黏剂分子借助于热布朗运动向被粘物表面扩散,使两者所有的极性基团或链接相互接近。
第二阶段是吸附力的产生,当胶黏剂和被粘物两种分子间的间距达到1-0.9mm时,两种分子便会产生吸附作用,直至他们之间的距离达到最大稳定的状态,粘结力的大小与胶黏剂的极性有关,但主要是取决于胶粘体系分子在接触区的稠密程度。
2、静电作用与静电理论当胶黏剂-被粘物体系是由一种电子给予体-电子接受体的组合形式时,就会在界面区两侧形成双电层,双电层电荷的性质相反,从而产生了静电吸引力。
但静电作用仅存在于能够形成双电层的黏合体系,因此不具备普遍性,且绝对不是对黏合起主导作用的因素。
3、扩散作用与扩散理论两种聚合物在具有相容性的前提下,当它们相互紧密接触时,由于分子的布朗运动或链段的摆动会产生相互摆动的现象,扩散结果导致界面的消失和过渡区的产生,黏合体系的扩散作用产生了牢固的黏合结构。
在黏合体系中适当降低胶黏剂的分子量有助于提高分散系数,改善黏合性能。
聚合物分子链排列堆积的紧密程度不同,其扩散行为有显著的不同。
大分子内有空穴或分子间有空洞结构者扩散作用就比较强。
扩散作用还受到两聚合物的接触时间、黏合温度等因素的影响。
一般是接触温度越高,时间越长,其扩散作用也越强,由扩散作用产生的粘合力就越高。
粘接原理1、机械理论机械理论认为,胶粘剂必须渗入被粘物表面的空隙内,并排除其界面上吸附的空气,才能产生粘接作用。
在粘接如泡沫塑料的多孔被粘物时,机械嵌定是重要因素。
胶粘剂粘接经表面打磨的致密材料效果要比表面光滑的致密材料好,这是因为(1)机械镶嵌;(2)形成清洁表面;(3)生成反应性表面;(4)表面积增加。
由于打磨确使表面变得比较粗糙,可以认为表面层物理和化学性质发生了改变,从而提高了粘接强度。
2、吸附理论吸附理论认为,粘接是由两材料间分子接触和界面力产生所引起的。
粘接力的主要来源是分子间作用力包括氢键力和范德华力。
胶粘剂与被粘物连续接触的过程叫润湿,要使胶粘剂润湿固体表面,胶粘剂的表面张力应小于固体的临界表面张力,胶粘剂浸入固体表面的凹陷与空隙就形成良好润湿(γSV =γSL+γLVcosθ。
γSV,γSL,γLV各代表了固气接触,固液接触和液气接触。
θ为0º表示完全浸润)。
如果胶粘剂在表面的凹处被架空,便减少了胶粘剂与被粘物的实际接触面积,从而降低了接头的粘接强度。
许多合成胶粘剂都容易润湿金属被粘物,而多数固体被粘物的表面张力都小于胶粘剂的表面张力。
实际上获得良好润湿的条件是胶粘剂比被粘物的表面张力低(即γSV要大),这就是环氧树脂胶粘剂对金属粘接极好的原因,而对于未经处理的聚合物,如聚乙烯、聚丙烯和氟塑料很难粘接。
通过润湿使胶粘剂与被粘物紧密接触,主要是靠分子间作用力产生永久的粘接。
在粘附力和内聚力中所包含的化学键有四种类型:1)离子键2)共价键3)金属键4)范德华力3、扩散理论扩散理论认为,粘接是通过胶粘剂与被粘物界面上分子扩散产生的。
当胶粘剂和被粘物都是具有能够运动的长链大分子聚合物时,扩散理论基本是适用的。
热塑性塑料的溶剂粘接和热焊接可以认为是分子扩散的结果。
4、静电理论由于在胶粘剂与被粘物界面上形成双电层而产生了静电引力,即相互分离的阻力。
当胶粘剂从被粘物上剥离时有明显的电荷存在,则是对该理论有力的证实。
胶水粘接的原理原理:分子间作用力、固化反应和机械咬合。
分子间作用力分子间作用力是指不同分子之间存在的相互吸引或排斥力,它包括范德华力、氢键、离子键等。
分子间作用力是最基本也最普遍的一种粘合原理,几乎所有类型的胶水都涉及到这种原理。
当两个物体表面非常平滑时,它们之间会产生很强的分子间作用力,使得它们紧密地结合在一起。
这就是为什么两块超平玻璃板会自动粘在一起的原因。
但是我们肉眼看到的平滑,在微观条件下仍然是凹凸不平的,所以实际两个物体接触时的接触面积很小,分子间作用力也就很弱。
这时候,如果在两个物体之间涂上一层胶水,就可以增加接触面积和分子间作力,使得胶水和物体之间形成很多微小的桥梁,从而增强了粘合效果。
分子间作用力的大小取决于胶水和物体的分子结构、极性、电荷分布等因素。
一般来说,分子间作用力越强,粘合效果越好。
固化反应固化反应是指需要固化的胶水在涂抹后,经过某种方式(如加热、光照、加入催化剂等)触发一种化学反应,使得胶水分子之间形成新的化学键,从而变成固态的过程。
固化反应的类型有很多,例如加成反应、缩合反应、聚合反应等。
固化反应的优点是可以使胶水具有很高的强度和稳定性,而且不受环境因素(如温度、湿度、压力等)的影响。
固化反应的缺点是需要一定的条件和时间才能完成,而且一旦固化后就很难重新溶解或分离。
固化反应的例子有很多,例如热熔胶是通过加热使胶水分子之间形成共价键;502胶是通过加入催化剂使胶水分子之间发生环氧树脂的固化反应;环氧树脂是通过加入固化剂(如多元胺、酸酐、咪唑等)使胶水分子之间发生加成聚合反应。
机械咬合机械咬合是指不需要固化的胶水在涂抹后,利用胶水本身的粘性和弹性,填充物体表面的微小凹陷或凸起,从而形成机械上的锁定或钩住效果。
机械咬合的大小取决于胶水和物体表面的粗糙程度、形状、压力等因素。
一般来说,表面越粗糙,机械咬合越强。
机械咬合的优点是可以快速地实现粘合效果,而且不需要特殊的条件或设备。
胶水粘接的原理胶水粘接是一种常见的材料连接方式,广泛应用于各个领域。
它的原理是通过胶水的黏性将两个物体牢固地粘接在一起。
胶水的黏性来自于其成分中的高分子聚合物。
我们需要了解胶水的成分。
胶水通常由树脂、溶剂和添加剂组成。
树脂是胶水的主要成分,它可以是天然树脂或合成树脂。
溶剂用于将树脂溶解成液态,使其更容易涂抹。
添加剂则用于调整胶水的黏性、干燥速度和其他性能。
胶水粘接的过程是一个化学反应。
当我们涂抹胶水在物体表面时,溶剂会慢慢挥发,使树脂开始变得粘稠。
当两个物体接触时,树脂中的分子会与物体表面的分子发生相互作用,形成一种类似键合的连接。
这种连接是由于树脂分子与物体表面的分子之间的物理吸附力和化学作用力。
胶水粘接的强度取决于多个因素。
首先是胶水的黏性。
黏性越高,胶水与物体表面的接触面积越大,粘接效果越好。
其次是物体表面的性质。
如果物体表面光滑平整,胶水能更好地与其接触,并形成牢固的连接。
此外,胶水的固化时间也会影响粘接强度。
固化时间越长,胶水的分子能更充分地与物体表面的分子相互作用,从而增强粘接强度。
胶水粘接的优点是它可以连接各种材料,例如金属、塑料、木材等。
它不仅能够实现紧密连接,还可以填充微小的缝隙,提高连接的密封性。
此外,胶水粘接相对于其他连接方式,如焊接或螺栓连接,更加方便快捷,并且不会对材料造成损伤。
然而,胶水粘接也有一些局限性。
首先,胶水的粘接强度可能会受到环境条件的影响。
例如,在高温环境下,胶水可能会软化或熔化,从而降低粘接强度。
其次,胶水的粘接效果可能会受到物体表面的处理和清洁程度的影响。
如果物体表面有油脂、污垢或氧化物,胶水可能无法良好地与其接触,导致粘接效果不佳。
总的来说,胶水粘接是一种重要的材料连接方式。
它通过胶水的黏性将两个物体牢固地粘接在一起,具有广泛的应用前景。
然而,我们在使用胶水粘接时,需要注意选择适合的胶水和正确的操作方法,以确保粘接的强度和可靠性。
胶粘剂粘接原理
文稿归稿存档编号:[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-
粘接原理
1、机械理论机械理论认为,胶粘剂必须渗入被粘物表面的空隙内,并排除其界面上吸附的空气,才能产生粘接作用。
在粘接如泡沫塑料的多孔被粘物时,机械嵌定是重要因素。
胶粘剂粘接经表面打磨的致密材料效果要比表面光滑的致密材料好,这是因为(1)机械镶嵌;(2)形成清洁表面;(3)生成反应性表面;(4)表面积增加。
由于打磨确使表面变得比较粗糙,可以认为表面层物理和化学性质发生了改变,从而提高了粘接强度。
2、吸附理论吸附理论认为,粘接是由两材料间分子接触和界面力产生所引起的。
粘接力的主要来源是分子间作用力包括氢键力和范德华力。
胶粘剂与被粘物连续接触的过程叫润湿,要使胶粘剂润湿固体表面,胶粘剂的表面张力应小于固体的临界表面张
力,胶粘剂浸入固体表面的凹陷与空隙就形成良好润湿(γ
SV =γ
SL
+γ
LV
cosθ。
γ
SV
,
γ
SL ,γ
LV
各代表了固气接触,固液接触和液气接触。
θ为0o表示完全浸润)。
如果
胶粘剂在表面的凹处被架空,便减少了胶粘剂与被粘物的实际接触面积,从而降低了
接头的粘接强度。
许多合成胶粘剂都容易润湿金属被粘物,而多数固体被粘物的表面张力都小于胶粘剂的表面张力。
实际上获得良好润湿的条件是胶粘剂比被粘物的表面张力低
(即γ
SV
要大),这就是环氧树脂胶粘剂对金属粘接极好的原因,而对于未经处理的聚合物,如聚乙烯、聚丙烯和氟塑料很难粘接。
通过润湿使胶粘剂与被粘物紧密接触,主要是靠分子间作用力产生永久的粘接。
在粘附力和内聚力中所包含的化学键有四种类型:
1)离子键
2)共价键
3)金属键
4)范德华力
3、扩散理论扩散理论认为,粘接是通过胶粘剂与被粘物界面上分子扩散产生的。
当胶粘剂和被粘物都是具有能够运动的长链大分子聚合物时,扩散理论基本是适用的。
热塑性塑料的溶剂粘接和热焊接可以认为是分子扩散的结果。
4、静电理论由于在胶粘剂与被粘物界面上形成双电层而产生了静电引力,即相互分离的阻力。
当胶粘剂从被粘物上剥离时有明显的电荷存在,则是对该理论有力的证实。
5、弱边界层理论弱边界层理论认为,当粘接破坏被认为是界面破坏时,实际上往往是内聚破坏或弱边界层破坏。
弱边界层来自胶粘剂、被粘物、环境,或三者之间任意组合。
如果杂质集中在粘接界面附近,并与被粘物结合不牢,在胶粘剂和被粘物内部都可出现弱边界层。
当发生破坏时,尽管多数发生在胶粘剂和被粘物界面,但实际上是弱边界层的破坏。
聚乙烯与金属氧化物的粘接便是弱边界层效应的实例,聚乙烯含有强度低的含氧杂质或低分子物,使其界面存在弱边界层所承受的破坏应力很少。
如果采用表面处理方法除去低分子物或含氧杂质,则粘接强度获得很大的提高,事实业已证明,界面上确存在弱边界层,,致使粘接强度降低。
粘接原理
目前已提出的粘接理论主要有:机械嵌合理论;吸附理论;静电理论;扩散理论;化学键理论;酸碱理论等。
粘接是涉及面广而机理复杂的问题,不同的胶粘系统可能不同的胶粘机理。
关于粘接力可以从以下几个方面来考虑:
1 粘接间的作用力
胶粘剂与被处理对象之间的界面相互作用力称粘接力,粘接力的来源是多方面的,根据文献资料介绍主要有以下几种。
1.1 化学键力
又称主价键力,存在于原子(或离子)之间,有离子键、共价键及金属键3种不同形式。
离子键力是正离子和负离子之间的相互作用力,离子键力与正、负离子所带电荷的乘积成正比,与正、负离子之间距离的平方成反比。
离子键力有时候可能存在于某些无机胶黏剂与无机材料表面之间的界面区内。
共价键力即为两个原子之间通过共用电子对连接的作用力。
每个电子对产生的共价键力为(3~4)×10-9N,共价键能等于共价键力与形成共价键的两原子间距离的乘积。
金属键力是金属正离子之间由于电子的自由运动而产生的连接力,与粘接过程关系不大。
胶黏剂与被粘物之间,如能引入化学键连接,其粘接强度将有显着提高。
各种主价键键能的数值见表2—1。
主价键有较高的键能,胶黏剂与被粘物之间如能引入主价键连接,其粘接强度将有显着提高。
1. 2 分子间力
分子间力又称次价键力,包括取向力、诱导力、色散力(以上诸力合称范德华力)和氢键力几种形式。
取向力即极性分子永久偶极之间产生的引力,与分子的偶极矩的平方成正比,与两分子距离的六次方成反比。
分子的极性越大,分子之间距离越靠近,产生的取向力就越大;温度越高,分子的取向力越弱。
诱导力是分子固有偶极和诱导偶极之间的静电引力。
极性分子和非极性分子相互靠近时,极性分子使非极性分子产生诱导偶极,极性分子之间,也能产生诱导偶极。
诱导力与极性分子偶极矩的平方成正比,与被诱导分子的变形程度成正比,与两分子间距离的六次方成反比,与温度无关。
色散力是分子色散作用产生的引力。
由于电子是处于不断运动之中的,正、负电荷中心瞬间的不重合作用(色散作用)产生的瞬时偶极,诱导邻近分子产生瞬时诱导偶极,这种偶极间形成的作用力称色散力。
低分子物质的色散力较弱,色散力与分子间距离的六次方成反比,与环境温度无关。
非极性高分子物质中,色散力占全部分子作用力的80%~100%。
氢键作用产生的力称氢键力。
当氢原子与电负性大的原子x形成共价化合物HX 时,HX分子中的氢原子吸引邻近另一个HX分子中的X原子而形成氢键:X原子的电负性越大,氢键力也越大;X原子的半径越小,
氢键力越大。
氢键力具有饱和性和方向性,比主价键力小得多,
但大于范德华力。
1.3机械力
机械嵌合理论认为粘接力来自于两表面的机械互锁,靠锚固\钩合\楔合等作用,使胶粘剂与被粘物连接在一起.实际上这种力并非起主要作用,只是在一些场合改善了粘接效果。
粘合原理有如下几种 1.吸附理论:认为粘合剂和被粘物分子间的范德华力对吸附强度的贡献是最重要的。
2.机械结合理论:认为粘合剂侵透到被粘物表面的空隙中,固化后就像许多小钩和榫头似地把粘合剂和被黏物连接在一起,这种微细的机械结合对多孔性表面更为显着。
3.静电理论:主要依据是,实验测得的剥离时所消耗的能量与按双电层模型计算出的黏附功相符。
4.扩散理论:是以粘合剂与被黏物在界面处相溶为依据提出的。
5.化学键理论:认为粘合剂和被粘物之间除存在范德华力外,有时还可形成化学键,化学键的键能比分子间的作用大得多,形成较多的化学键对提高粘接强度和改善耐久性都具有重要意义。