昨天给大家简单分享了些关于胶粘剂的一些基础知识,其中也提到了胶粘剂的黏合理论,但我觉得可能还不够透彻,所以今天打算再详述下这几个理论,结合我搜集的一些资料。
我们知道,没有一种或几种理论能够完全解释清楚胶粘剂的整个黏合理论,需要结合不同理论间的合理部分,通过实践不断修正,把胶水的黏合过程看成一个物理化学交叉的作用过程。
作为非专业的应用人士,我们无需将每个化学元素和分子,乃至配方搞清楚,只需要了解底层的粘接原理理论,并结合实际产品的应用,不断总结出自己产品应用的技术指南,给自己和公司积累一些技术,能够传承给他人最好。
什么是次价力?聚合物分子间的相互作用力包括主价力和次价力。
次价力,指分子内和分子间非键合原子间的相互作用力,产生于偶极间的相互作用,包括范德华力和氢键等。
▪ 胶粘剂分子借助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节相互靠近。在此过程中,升温、施加接触压力、降低胶粘剂粘度等因素有利于热布朗运动的加强。
布朗运动是指悬浮在液体或气体中的微粒所做的永不停息的无规则运动。这些小的微粒处于液体或气体中时,由于分子的热运动,微粒受到来自各个方向分子的碰撞,当受到不平衡的冲撞时而运动,由于这种不平衡的冲撞,微粒的运动不断地改变方向而使微粒出现不规则的运动。布朗运动的剧烈程度随着流体的温度升高而增加。
这里我们再拓展了解下什么是极性基团。
极性基团是指正负电荷中心不重合的基团,基团的极性可以用偶极矩来表征。距离为l,电量为±q的两个点电荷构成一个电偶极子,用电偶极矩(简称偶极矩)μ=ql来表征,极性基团偶极矩μ>0.5。
根据高聚物中各种基团的有效偶极距μ,可以把高聚物按极性的大小分成四类:
非极性(μ=0):聚乙烯、聚丙烯、聚丁二烯、聚四氟乙烯等;
弱极性(μ≤0.5):聚苯乙烯、天然橡胶等;
极性(μ>0.5):聚氯乙烯、尼龙、有机玻璃等;
我们应该听说过,聚四氟乙烯很难被润湿和被胶水粘接,除了能从起表面能低来看,也可以从其偶极矩的数值μ来判断。
▎03. 化学键理论
官能团,是决定有机化合物的化学性质的原子或原子团。常见官能团包括羟基、羧基、醚键、醛基、羰基等。有机化学反应主要发生在官能团上,官能团对有机物的性质起决定作用,—X(X为卤原子,对于卤代烃来说,可以认为卤原子是其官能团 [1],但有部分教材认为碳卤键为其官能团 [4])、-OH、-CHO、-COOH、-NO2、-SO3H、-NH2、RCO-,这些官能团就决定了有机物中的卤代烃、醇或酚、醛、羧酸、硝基化合物或亚硝酸酯、磺酸类有机物、胺类、酰胺类的化学性质。
扩散作用还受到聚合物的接触时间、粘接温度等因素影响,一般接触温度越高,时间越长,扩散作用就越强,由此产生的粘接力就越高。
写在最后
综上所述,利用各种粘接理论解释胶粘剂的粘接理论均匀一定的合理性和局限性。
因为在实际复合材料中,基材与增强材料间界面的形成与破坏是一个极其复杂的物理及化学变化过程。与此有关的物理及化学因素都会影响到界面的形成、结构、性质、作用以及界面对复合材料性能的影响等,因而实际的界面要比理论复杂得多。
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