? ? ? ?各種膠粘劑粘合接頭的機械強度取決于兩方面的因素:
? ? ? ?一是被粘合材料界面之間的粘附力,這與被粘材料表面的性質和狀態有關;
? ? ? ?二是被粘材料(包括膠粘劑本身)的內聚力,這與被粘材料(膠粘劑)自身的分子間的作用力有關。凡是影響粘附力和內聚力的因素都會直接影響粘合強度,其中任何一種力的喪失都將導致粘合接頭的破壞。
? ? ? ?粘合接頭的破壞形式有三種:粘附破壞、內聚破壞和混合破壞。當內聚力大于粘附力時,發生粘附破壞; 如果內聚力小于粘附力便發生內聚破壞。這兩種破壞現象在實際應用中都應該加以克服,在盡力提粘附力和內聚力的前提下,使得這兩種大小相當,趨于均衡,可獲得*佳粘合強度,此時已有部分粘附破壞又有部分內聚破壞即為混合破壞。
? ? ? ?影響粘附力和內聚力的因素主要有如下幾個方面。
? ? ? ?1、分子量。高分子化合物的分子量低、粘度小、流動性好,有利于浸潤,其粘附性雖好,但內聚力低,*終的粘合強度不高;分子量大,膠層內聚力高,但粘度增大,不利于浸潤。因此,對每一類高分子化合物,只有分子量在一定范圍內才能既有良好的粘附力,又有較大的內聚力,以保證粘合接頭具有較好的粘合強度。
? ? ? ?2、極性。高分子化合物分子中含有極性基團,有利于對極性高分子化合物的粘合。對于非極性高分子化合物與極性高分子化合物,一般粘合強度不高。這是由于非極性高分子化合物的表面能低,不易再與極性高分子化合物形成低能結合,故浸潤不好,不易很好地粘合。由此可見,膠粘劑與被粘結材料如果結構相似,互溶性較好,有利于擴散,就容易粘合得牢固,一些含特殊官能團的附著力促進劑也可以增進粘合強度。
? ? ? ?3、空間結構。高分子化合物分子主鏈上常常有側鏈,構成了空間結構。在空間結構中, 側鏈的種類對粘合強度有較大影響。以聚乙烯醇縮醛類膠粘劑為例,縮丁醛與縮甲醛相比,縮丁醛的側鏈長,鏈的柔順性好,浸潤性和粘附性較好;但是由于縮丁醛的側鏈較長,易于熱分解,所以耐熱性差。縮甲醛的側鏈短,在常溫下粘合強度較高,耐熱性較好,但膠層的韌性、浸潤性和粘附性都較差。如果側鏈含有苯基等,由于空間位阻大,分子鏈的柔性就下降,妨礙分子鏈運動,不利于浸潤和粘附。例如,丁苯橡膠粘合賽璐玢時,當共聚物中的苯乙烯含量增加時,則剝離強度下降,破壞形式為粘附破壞。
? ? ? ?4、補強和硫化。通過補強和硫化可顯著提高高分子材料的內聚力,在實際應用中非常普遍。如橡膠與各種材料的粘合中,由于橡膠是線型的,其內力主要取決于分子間的作用力,分子間易于滑動,所以它可溶可熔,因而表現出的耐熱、耐溶劑性及粘合強度均不理想。為了克服上述的缺點,配方中都需要加入補強劑(如炭黑等)和硫化劑(硫黃等)進行補強和硫化,以達到一定的內聚力。通常,內聚力是隨補強劑的用量增加和硫化交聯密度的增加而增加,如果補強劑用量過大,交聯密度太高,致使橡膠剛性過大,發硬、變脆,其粘合強度反而下降。
? ? ? ?5、被粘表面的處理。被粘合材料的表面是否清潔、有無活性是粘附牢固與否的關鍵。由于被粘材料在加工、運輸和存放過程中,不可避免地會產生銹、氧化,粘上油污、吸附灰塵及其他雜物,這些物質直接影響粘附力。所以在粘合過程中應根據粘合材料的性質首先進行表面的清洗處理,常用的方法有溶劑清洗、砂布打磨、噴砂和化學處理等,經過適當的表面處理后可顯著提高粘合接頭的強度、耐久性和疲勞壽命,在輪胎、膠帶、膠管、減震制品和膠輥等生產中,非橡膠骨架材料均需進行嚴格的處理,以提高粘合強度,確保制品質量。
? ? ? ?6、粘合過程中的工藝因素。粘合過程中的操作工藝,如涂膠、晾置、固化溫度和壓力等也很重要,有時工藝掌握得不好,會導致粘合強度大幅度下降,嚴重的甚至可能使粘合接頭失敗。因此粘合工藝需在粘合前通過試驗進行決定。