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影响胶粘剂粘合强度的化学因素

2020-07-01 06:30:12

影响键合强度的化学因素主要是指分子的极性,分子量,分子形状(侧基的数量和大小),分子量分布,分子结晶度,对环境的分子稳定性(转变温度和降解),以及黏性体内其他成分的胶粘剂和被子的PH值。

1、极性

胶粘剂和被粘物分子的极性会影响键合强度,但这并不意味着这些分子的极性增加肯定会增加键合强度。从极性的角度来看,为了提高结合强度,尽量改变界面区域表面的极性,而不是改变粘合剂和被粘物的所有分子的极性。例如,在对聚乙烯,聚丙烯和聚四氟乙烯进行等离子表面处理之后,在表面上产生了许多极性基团,例如羟基,羰基或羧基,从而显着改善了粘合性。

2、分子量

聚合物的分子量(或聚合度)直接影响聚合物分子之间的作用力,分子之间作用力的大小决定了物质的熔点和沸点,并决定了玻璃化转变温度Tg聚合物的熔点Tm。无论该聚合物用作粘合剂还是用作被粘物,其分子量都会影响粘合强度。

分子量和结合强度之间的关系限于包括两种类型的直链线性聚合物的情况。

在一类型中,粘合剂的内聚破坏发生在整个分子量范围内。此时,结合强度随着分子量的增加而增加,但是当分子量达到一定值时保持不变。

二种类型由于分子量不同而具有不同的损害。此时,在小分子量范围内发生内聚破坏,并且随着分子量的增加,结合强度增加;当分子量达到一定值时,胶粘剂的内聚力等于胶粘力,则发生混合破坏。当分子量进一步增加时,内聚力超过粘附力,并且润湿性不好,并且发生界面破坏。

3、侧链

长链分子上的侧基是决定聚合物性能的重要因素。考虑到分子间的力,聚合物支链的影响是当支链较小时,支链的长度增加而分子间的力减小。当支链达到一定长度时,它开始结晶,增加了支链的长度并增加了分子间力。这应该是降低或增加粘结强度的原因。

4、PH值

对于某些粘合剂,PH值与粘合剂的适用期密切相关,这会影响粘合强度和粘合寿命。通常,强酸和强碱,特别是当酸和碱对粘合材料有很大影响时,通常对粘合有害,尤其是多孔木材,纸张和其他纤维材料更容易受到影响。

由于热固性酚醛树脂和脲醛树脂的固化过程受pH值的影响很大,因此经常需要很大的酸度。例如,在固化期间将对甲苯磺酸或磷酸添加到酚醛树脂中,并且将氯化铵或盐酸添加到脲树脂中。因此,当不希望结合时,宜使用中性间苯酚甲醛树脂。

丙基三甲氧基硅烷分子式

预先用碱处理木材表面,以获得牢固的连接。但是,我们还需要注意胶层的PH值,该PH值对胶层的影响大于要胶合的表面。

5、交联

聚合物的内聚强度随着交联密度的增加而增加,并且当交联密度太高时,聚合物变得硬而脆,从而降低了聚合物的冲击强度。交联聚合物的强度与交联点的数量和交联分子的长度密切相关。随着交联点数目的增加,交联距离变短并且交联分子的长度变短,并且交联的聚合物变硬和变脆。

6、溶剂和增塑剂

溶剂基粘合剂的粘合强度当然受粘合剂层中残留溶剂的量影响。当溶剂的量大时,尽管润湿性良好,但是由于内聚强度的降低,粘合剂的内聚强度降低。当粘合剂聚合物之间的亲和力大时,结合强度随着溶剂的挥发而增加。当两者之间没有亲和力时,当残留一些溶剂时,粘合剂的粘合性会更大,并且强度会随着溶剂的蒸发而降低。例如,聚乙酸乙烯酯不能结合聚乙烯,但是在加入少量溶剂后它可以结合。显然,溶剂的作用是增加两者之间的亲和力。

增塑剂和溶剂具有相似的功能。有时,即使它们不粘,添加合适的增塑剂仍然可以粘。增塑剂也将随着时间的流逝而挥发并渗出到表面,并且当增塑剂减少时,粘合强度将继续下降。相反,有时被粘物中的增塑剂也会渗入粘合剂层,导致粘合剂变软并失去其内聚粘合强度。或者增塑剂聚集在界面上以分离粘合界面。

7、包装

在粘合剂中添加填料具有以下效果:(1)提高粘合剂的内聚强度; (2)调整粘度或可加工性(如触变性); (3)提高耐热性; (4)调节热膨胀系数或收缩率(5)增加间隙的可填充性; (6)提供导电性; (七)降低价格; (8)改善其他性能。

8、结晶度

具有高结晶度的聚合物分子的缩聚状态是规则的。如果熔点不高,则加热结晶聚合物将导致结晶范围内的有序分子排列无序,并且分子开始转变为熔融态。因此,具有高结晶度的聚合物适用于热熔胶。

9、分解

在使用过程中,粘合剂的分解是降低粘合强度的重要因素。粘合剂分解的原因是水,热,辐射,酸,碱和其他化学物质。聚合物和水的分解称为水解。加热通常会导致聚合物的交联,并且聚合物抵抗水解的能力会根据其分子中的化学键而变化。大多数水溶性聚合物易于水解。水不溶性聚合物水解非常慢,并且聚合物吸收水的能力在水解中起重要作用。聚合物水解也明显受结晶度和链构象的影响。由于少量的酸或碱可加速某些聚合物的水解,因此当聚酯缩合树脂与酸或碱接触时,很容易水解。环氧树脂的耐湿性根据固化剂的类型和使用环境而显着变化。用聚酰胺固化的环氧树脂会由于酰胺键的水解而被破坏。用多元酸酐固化的环氧树脂会由于酯键的断裂而受损。解体;聚氨酯经常由于酯键的水解而受损,并且具有醚键和碳-碳键结构的聚合物,例如酚醛树脂,苯乙烯-丁二烯和丁腈橡胶,不易水解且具有良好的耐水性。

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