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影響鍵合強(qiáng)度的化學(xué)因素主要是指分子的極性,分子量,分子形狀(側(cè)基的數(shù)量和大小),分子量分布,分子結(jié)晶度,對(duì)環(huán)境的分子穩(wěn)定性(轉(zhuǎn)變溫度和降解),以及黏性體內(nèi)其他成分的膠粘劑和被子的PH值。
1、極性
膠粘劑和被粘物分子的極性會(huì)影響鍵合強(qiáng)度,但這并不意味著這些分子的極性增加肯定會(huì)增加鍵合強(qiáng)度。從極性的角度來(lái)看,為了提高結(jié)合強(qiáng)度,盡量改變界面區(qū)域表面的極性,而不是改變粘合劑和被粘物的所有分子的極性。例如,在對(duì)聚乙烯,聚丙烯和聚四氟乙烯進(jìn)行等離子表面處理之后,在表面上產(chǎn)生了許多極性基團(tuán),例如羥基,羰基或羧基,從而顯著改善了粘合性。
2、分子量
聚合物的分子量(或聚合度)直接影響聚合物分子之間的作用力,分子之間作用力的大小決定了物質(zhì)的熔點(diǎn)和沸點(diǎn),并決定了玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg聚合物的熔點(diǎn)Tm。無(wú)論該聚合物用作粘合劑還是用作被粘物,其分子量都會(huì)影響粘合強(qiáng)度。
分子量和結(jié)合強(qiáng)度之間的關(guān)系限于包括兩種類型的直鏈線性聚合物的情況。
在一類型中,粘合劑的內(nèi)聚破壞發(fā)生在整個(gè)分子量范圍內(nèi)。此時(shí),結(jié)合強(qiáng)度隨著分子量的增加而增加,但是當(dāng)分子量達(dá)到一定值時(shí)保持不變。
二種類型由于分子量不同而具有不同的損害。此時(shí),在小分子量范圍內(nèi)發(fā)生內(nèi)聚破壞,并且隨著分子量的增加,結(jié)合強(qiáng)度增加;當(dāng)分子量達(dá)到一定值時(shí),膠粘劑的內(nèi)聚力等于膠粘力,則發(fā)生混合破壞。當(dāng)分子量進(jìn)一步增加時(shí),內(nèi)聚力超過(guò)粘附力,并且潤(rùn)濕性不好,并且發(fā)生界面破壞。
3、側(cè)鏈
長(zhǎng)鏈分子上的側(cè)基是決定聚合物性能的重要因素。考慮到分子間的力,聚合物支鏈的影響是當(dāng)支鏈較小時(shí),支鏈的長(zhǎng)度增加而分子間的力減小。當(dāng)支鏈達(dá)到一定長(zhǎng)度時(shí),它開始結(jié)晶,增加了支鏈的長(zhǎng)度并增加了分子間力。這應(yīng)該是降低或增加粘結(jié)強(qiáng)度的原因。
4、PH值
對(duì)于某些粘合劑,PH值與粘合劑的適用期密切相關(guān),這會(huì)影響粘合強(qiáng)度和粘合壽命。通常,強(qiáng)酸和強(qiáng)堿,特別是當(dāng)酸和堿對(duì)粘合材料有很大影響時(shí),通常對(duì)粘合有害,尤其是多孔木材,紙張和其他纖維材料更容易受到影響。
由于熱固性酚醛樹脂和脲醛樹脂的固化過(guò)程受pH值的影響很大,因此經(jīng)常需要很大的酸度。例如,在固化期間將對(duì)甲苯磺酸或磷酸添加到酚醛樹脂中,并且將氯化銨或鹽酸添加到脲樹脂中。因此,當(dāng)不希望結(jié)合時(shí),宜使用中性間苯酚甲醛樹脂。
預(yù)先用堿處理木材表面,以獲得牢固的連接。但是,我們還需要注意膠層的PH值,該P(yáng)H值對(duì)膠層的影響大于要膠合的表面。
5、交聯(lián)
聚合物的內(nèi)聚強(qiáng)度隨著交聯(lián)密度的增加而增加,并且當(dāng)交聯(lián)密度太高時(shí),聚合物變得硬而脆,從而降低了聚合物的沖擊強(qiáng)度。交聯(lián)聚合物的強(qiáng)度與交聯(lián)點(diǎn)的數(shù)量和交聯(lián)分子的長(zhǎng)度密切相關(guān)。隨著交聯(lián)點(diǎn)數(shù)目的增加,交聯(lián)距離變短并且交聯(lián)分子的長(zhǎng)度變短,并且交聯(lián)的聚合物變硬和變脆。
6、溶劑和增塑劑
溶劑基粘合劑的粘合強(qiáng)度當(dāng)然受粘合劑層中殘留溶劑的量影響。當(dāng)溶劑的量大時(shí),盡管潤(rùn)濕性良好,但是由于內(nèi)聚強(qiáng)度的降低,粘合劑的內(nèi)聚強(qiáng)度降低。當(dāng)粘合劑聚合物之間的親和力大時(shí),結(jié)合強(qiáng)度隨著溶劑的揮發(fā)而增加。當(dāng)兩者之間沒(méi)有親和力時(shí),當(dāng)殘留一些溶劑時(shí),粘合劑的粘合性會(huì)更大,并且強(qiáng)度會(huì)隨著溶劑的蒸發(fā)而降低。例如,聚乙酸乙烯酯不能結(jié)合聚乙烯,但是在加入少量溶劑后它可以結(jié)合。顯然,溶劑的作用是增加兩者之間的親和力。
增塑劑和溶劑具有相似的功能。有時(shí),即使它們不粘,添加合適的增塑劑仍然可以粘。增塑劑也將隨著時(shí)間的流逝而揮發(fā)并滲出到表面,并且當(dāng)增塑劑減少時(shí),粘合強(qiáng)度將繼續(xù)下降。相反,有時(shí)被粘物中的增塑劑也會(huì)滲入粘合劑層,導(dǎo)致粘合劑變軟并失去其內(nèi)聚粘合強(qiáng)度?;蛘咴鏊軇┚奂诮缑嫔弦苑蛛x粘合界面。
7、包裝
在粘合劑中添加填料具有以下效果:(1)提高粘合劑的內(nèi)聚強(qiáng)度; (2)調(diào)整粘度或可加工性(如觸變性); (3)提高耐熱性; (4)調(diào)節(jié)熱膨脹系數(shù)或收縮率(5)增加間隙的可填充性; (6)提供導(dǎo)電性; (七)降低價(jià)格; (8)改善其他性能。
8、結(jié)晶度
具有高結(jié)晶度的聚合物分子的縮聚狀態(tài)是規(guī)則的。如果熔點(diǎn)不高,則加熱結(jié)晶聚合物將導(dǎo)致結(jié)晶范圍內(nèi)的有序分子排列無(wú)序,并且分子開始轉(zhuǎn)變?yōu)槿廴趹B(tài)。因此,具有高結(jié)晶度的聚合物適用于熱熔膠。
9、分解
在使用過(guò)程中,粘合劑的分解是降低粘合強(qiáng)度的重要因素。粘合劑分解的原因是水,熱,輻射,酸,堿和其他化學(xué)物質(zhì)。聚合物和水的分解稱為水解。加熱通常會(huì)導(dǎo)致聚合物的交聯(lián),并且聚合物抵抗水解的能力會(huì)根據(jù)其分子中的化學(xué)鍵而變化。大多數(shù)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。聚合物水解也明顯受結(jié)晶度和鏈構(gòu)象的影響。由于少量的酸或堿可加速某些聚合物的水解,因此當(dāng)聚酯縮合樹脂與酸或堿接觸時(shí),很容易水解。環(huán)氧樹脂的耐濕性根據(jù)固化劑的類型和使用環(huán)境而顯著變化。用聚酰胺固化的環(huán)氧樹脂會(huì)由于酰胺鍵的水解而被破壞。用多元酸酐固化的環(huán)氧樹脂會(huì)由于酯鍵的斷裂而受損。解體;聚氨酯經(jīng)常由于酯鍵的水解而受損,并且具有醚鍵和碳-碳鍵結(jié)構(gòu)的聚合物,例如酚醛樹脂,苯乙烯-丁二烯和丁腈橡膠,不易水解且具有良好的耐水性。
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