能夠產(chǎn)生粘附力的理論有機械理論、吸附理論、擴散理論、靜電理論以及弱邊界層理論。實際上,要想使得膠粘劑具有良好的粘接力,一般都是幾種粘接理論相結(jié)合的結(jié)果。
1、機械理論
機械理論認為:膠粘劑必須滲入被粘物表面的空隙內(nèi),并排除其界面上吸附的空氣才能產(chǎn)生粘接作用。膠粘劑粘接經(jīng)表面打磨的致密材料效果要比表面光滑的致密材料好,這是因為
(1)、機械鑲嵌;(2)、形成清潔表面;(3)、生成反應性表面;(4)、表面積增加。由于打磨確使表面變得比較粗糙,可以認為表面層物理和化學性質(zhì)發(fā)生了改變,從而提高了粘接強度。
2、吸附理論
吸附理論認為:粘接是由兩材料間的分子接觸和界面力產(chǎn)生所引起的。粘接力的主要來源是分子間作用力包括氫鍵力和范德華力。膠粘劑與被粘物連續(xù)接觸的過程叫潤濕,要使膠粘劑潤濕固體表面,膠粘劑的表面張力應小于固體的臨界表面張力,膠粘劑浸入固體表面的凹陷與空隙就形成良好潤濕。如果膠粘劑在表面的凹處被架空,便減少了膠粘劑與被粘物的實際接觸面積,從而降低了接頭的粘接強度。
許多合成膠粘劑都容易潤濕金屬被粘物,而多數(shù)固體被粘物的表面張力都小于膠粘劑的表面張力。實際上獲得良好潤濕的條件是膠粘劑比被粘物的表面張力低,這就是環(huán)氧樹脂膠粘劑對金屬的粘接力極好的原因,而對于未經(jīng)處理的聚合物,如聚乙烯、聚丙烯和氟塑料等卻是很難粘接的。
通過潤濕使膠粘劑與被粘物緊密接觸,主要是由于分子間作用力產(chǎn)生永久的粘接。在粘附力和內(nèi)聚力中所包含的化學鍵有四種類型:(1)、 離子鍵;(2) 、共價鍵;(3) 、金屬鍵;(4) 范德華力。
3、擴散理論
擴散理論認為:粘接是通過膠粘劑與被粘物界面上分子擴散產(chǎn)生的。當膠粘劑和被粘物都是具有能夠運動的長鏈大分子聚合物時,擴散理論基本上是適用的。熱塑性塑料的溶劑粘接和熱焊接可以認為是分子擴散的結(jié)果。
4、靜電理論
由于在膠粘劑與被粘物界面上形成雙電層而產(chǎn)生了靜電引力,即相互分離的阻力。當膠粘劑從被粘物上剝離時有明顯的電荷存在,則是對該理論有力的證實。
5、弱邊界層理論
弱邊界層理論認為:當粘接破壞被認為是界面破壞時,實際上往往是內(nèi)聚力破壞或弱邊界層破壞。弱邊界層來自膠粘劑、被粘物、環(huán)境,或三者之間的任意組合。如果雜質(zhì)集中在粘接界面附近,并與被粘物結(jié)合不牢,在膠粘劑和被粘物內(nèi)部都可出現(xiàn)弱邊界層。當發(fā)生破壞時,盡管多數(shù)發(fā)生在膠粘劑和被粘物界面,但實際上是弱邊界層的破壞。
聚乙烯與金屬氧化物的粘接便是弱邊界層效應的實例,聚乙烯含有強度低的含氧雜質(zhì)或低分子物,使其界面存在弱邊界層所承受的破壞應力很少。如果采用表面處理方法除去低分子物或含氧雜質(zhì),則粘接強度獲得很大的提高,事實業(yè)已證明,界面上確存在弱邊界層,致使粘接強度降低。