胶粘剂粘接原理(终审稿)
胶黏剂与粘接技术原理
绪论
应用已十分普遍，有几千年的历史（浆糊，泥墙） 在高分子学科的发展之后真正作为一门学科即是合成 胶黏剂出现,高分子材料五大分支之一来阐述的。 基本概念：把两个或多个物体通过另外一种材料在其两 相界面间产生的分子间力连接在一起，称为粘接，被粘 接的物体称为被粘物，粘接所使用的材料称为胶黏剂， 通过粘接得到的组件称为胶接接头（胶接件），减弱粘 接称为脱粘。
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相溶的胶黏剂（扩散性） 自发浸润的胶黏剂，填充凸凹不平的表面（表面张力） 表面处理粗糙使具有微观结构形态（机械互锁） 合适的黏度与固化时间（黏度） 恶劣环境中的胶接件尽量产生化学键
1发动机罩，热固化乙烯基塑料溶胶 ②车身外的贴花加工，采用丙烯酸酯压敏胶； ③挡风玻璃粘接，采有聚硫多组分反应性胶粘剂； ④聚氯乙烯顶篷缝粘接，采用聚酯、聚酰胺热熔胶； ⑤顶篷隔音衬垫粘接，采用氯丁橡胶为基体的溶剂 型胶粘剂或聚丙烯酸酯乳液胶粘剂；
在粘合多孔材料、纸张、织物等时，机构连接力是很重 要的因素，但对某些坚实而光滑的表面，这种作用并不显 著。从物理化学观点看，机械作用并不是产生粘接力的因 素，而是增加粘接效果的一种方法。
缺点：不能解释平面 应用：表面粗糙
问题：胶粘剂粘接经表面打磨的材料效果要比表面光滑的 材料好，这是因为？
问题：胶粘剂粘接经表面打磨的材料效果要 比表面光滑的材料好，这是因为？
三、静电理论 当胶粘剂和被粘物体系是一种电子的接受体-供给体 的组合形式时，电子会从供给体（电负性低如金属）转 移到接受体（电负性高如聚合物），在界面区两侧形成 了双电层，从而产生了静电引力。 但静电作用仅存在于能够形成双电层的粘接体系，因 此不具有普遍性，也决不是起主导作用的因素。 有些学者指出：双电层中的电荷密度必须达到1021电子 /厘米2时，静电吸引力才能对胶接有效果，实际1019电子/ 厘米2（有的认为只有1010-1011电子/厘米2）。 此外，不能解释温度、湿度等因素对粘接的影响。
粘合剂的原理
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。
胶粘剂粘接原理
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。
胶粘剂粘接机理同 (最全版)PTT文档
存在，这就是物对的该理表论有面力张的证力据．都确小凿 于胶黏剂的表面张力，这就是为什么环氧树脂胶黏 吸胶附黏理 剂论润认湿为固剂，体对粘表接面金是，由胶属两黏粘材剂料的接界表面面性间张能分力子应优接小触于良和固，界体面的而力临产界对生表于的面，张未粘力接．经力处的主理要来的源聚是分合子间物作很用力难，包粘括接氢键的力和原范因德华．力，要使
果．
粘接机理四；静电理论
静电理论认为，在胶黏剂与被粘物界面上形成双电层，产生了
静电引力，有较强的粘合作用，当胶黏剂从被粘物上剥离时明显有电
荷存在，这就是对该理论有力的证据．确凿
粘接机理五；弱边界层理论
弱边界层理论认为，当粘接在界面发生破坏时，实际上是内聚
破坏或弱边界破坏，弱边界层来自胶黏剂，被粘物，环境或三者的任
学性质发生了改变，因此粘接强度提高．
湿润使胶黏剂与被粘物紧密接触，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，离子键 共价 键 金属键 范德华力．
大多数有机胶黏剂都容易湿润金属被粘物，获得良好湿润的条件是胶黏剂的表面张力比被粘物的表面张里低，但实际上许多固体被粘 物的表面张力都小于胶黏剂的表面张力，这就是为什么环氧树脂胶黏剂对金属粘接性能优良，而对键 范德华力．
机械理论认为，胶粘剂必须滲入被粘物表面空隙内，并排除其界面上吸附的空气，才能产生粘接作用，在粘接泡沫塑料等多孔性被粘 物时，机械嵌定是重要因素，胶黏剂粘接经表面打磨的材料效果要比表面光滑的材料好，这是因为机械镶嵌，形成清洁表面，生成反 应表面，表面积增加，由于打磨使表面变得比较粗糙，表面层物理和化学性质发生了改变，因此粘接强度提高． 氯丁橡胶是由2-氯丁二烯-1,3乳液聚合而成，有顺式反式之分，因而有不同的结晶速率，其分子链中含有氯原子，因而具有极性其物理 机械性能同天然橡胶相似，具有很高的的抗张强度和伸长率，它的耐老化，耐热，耐油及耐化学腐蚀性较好．
胶粘剂粘接机理及粘接技术
这就要求要选择能起良好润湿效果的胶黏剂。同时，也 要求被粘物表面事先要进行必要的清洁和表面处理，达到最 宜润湿与粘接的表面状态。要尽量避免润湿不良的情况。
如果被粘物表面出现润湿不良的界面缺陷，则在缺陷的周 围就会发生应力集中的局部受力状态；此外，表面未润湿的 微细孔穴，粘接时未排尽或胶黏剂带入的空气泡，以及材料 局部的不均匀性，都可能引起润湿不良的界面缺陷，这些都 应尽量排除。
无法解释由两种以上互溶高聚物构成 的胶接体系的胶接现象
不能解释温度、湿度及其它因素对剥 离实验结果的影响
☆当胶接接头以极慢的速度剥离时， 电荷可以从极板部分逸出， 降低了电荷间的引力， 减少了剥离时消耗的功 ☆当快速剥离时， 电荷没有足够的逸出， 粘附功偏高
解释了粘附功与剥离速度有关 克服了吸附理论的不足
了解粘接理论，可以从理上指导胶黏剂选择，粘接 接头的设计，制定最佳的粘接工艺，控制影响粘接强度的 各种因素，达到形成强力粘接接头的目的。
机械互锁理论 扩散理论 吸附理论 电子理论
1 机械互锁理论
在不平的被粘物表面形成机械互锁力（胶钉）产生胶接力；胶钉越 多，胶粘剂渗透得越深，孔隙填充得越满，胶接强度就越高。
钛酸钡（碱性）+酸性聚合物 钛酸钡（碱性）+聚碳酸酯（碱性）
胶接好 胶接差 性能好
性能差
Fowkes
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。
3 扩散理论
结 论
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。
粘结剂的粘结机理
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。
胶粘剂粘接原理
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。
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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。