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胶接是通过具有黏附能力的物质，把同种或不同种材料牢固地连接在起的方法。具有黏附能力的物质称为胶粘剂或黏合剂，被胶接的物体称为被粘物，胶钻剂和被黏物构成的组件称为胶接接头。

1、胶接接头的形成机理

胶接过程是个复杂的物理、化学过程。胶接性能的好坏，不仅取决于胶粘剂和被粘物表面的结构与状态，而且和胶接过程的工艺条件密切相关。

1.1 实现胶接的条件

任何两种物质的分子(或原子)相互常近时，由于化学键力或分子同力的作用会使两分子间产生吸附引力。产生这种吸附引力的条件是分子或原子之间的距离必须处于引力场的范围内。一般来说，其力场作用范围不超过lnm，能够产生强吸附力的范围大约为0.3~0. 5nm。胶黏剂与被粘物表面之间，无论在何种情况下,都不可能实现完全的分子接触(即两相分子的距离达到0.5nm左右)。

胶接力的产生往往只是在少数分子接触点的基础上形成的。在胶接过程中必须在界面区尽量增加分子接触点的密度。两个被胶接物表面实现胶接，必要条件是胶粘剂应与被胶接物表面紧密地结合在一起，也就是通过胶粘剂能充分地浸润物体表面，并形成足够的胶接力，就可得到满意的接头强度。那么被胶接物体表面充分的浸润和胶接力是如何形成的呢？

1.胶接剂对被胶接物体必须具有浸润性

当一滴液体与固体表面接触后，接触面自动增大的过程称为浸润。浸润的程度可由液体与固体的接触角来判一断。而接触角的大小是由液体和固体的界面张力所决定的，对液体称为界面张力，固体则称为界面能。图1为液体与固体表面接触角的关系图，θ为接触角。

图1 液体与固体表面接触角的关系

接触角θ是通过固-液-气三相交点所作液体曲面切线与液滴接触一侧固体平面的夹角。当θ= 00时，说明固体表面完全浸润；当0<θ<900叮时，固体表面呈浸润状态；θ>900时，固体表面不浸润；当θ=1800时，固体表面不浸润。界面张力小的液体能良好地浸润在界面张力大的固体表面。表1中给出了部分常用材料的界面张力。

金属及其氧化物、无机盐的界面张力一般都比较大，而固体聚合物、胶粘剂、有机物、水等的界面张力比较小，所以，金属及其氧化物、无机盐很容易被胶粘剂浸润。影响浸润的因素除了胶粘剂与被胶接物的界面张力外，还与工艺条件、环境温度等因素有关。

胶接力的形成

被胶接物体表面涂胶后，胶粘剂通过流动、浸润、扩散、和渗透等作用，当间距小于5×10-10m时，被胶接物体在界面上就产生了物理和化学的结合力。它包括化学键、氢键、范德华力等。化学键是强作用力，范德华力是弱作用力。其中结合力大小顺序为化学键>氢键>范德华力。

1.2 胶接具备的条件

1.胶粘剂必须容易流动

流动是高分子链段在熔体空穴之间协同运动的结果，并受链缠结、分子间力、增强材料的存在和交联等因素所制约。从物理化学的观点看，胶粘剂的粘度越低越有利于界面区分子的接触。

2.液体对固体表面的湿润

当液体与被胶接物在表面上接触时浸润能够自动均匀地展开，液体与被胶接物体的表面浸润得越完全，两个界面的分子接触的密度越大，吸附引力越大。

3.固体表面的粗糙化

胶接主要发生在固体和液体表面薄层，固体表面的特征对胶接接头强度有着直接的影响。在被胶接物表面适当地进行粗糙处理或增加人为的缝隙，可增大胶粘剂与被胶接物体接触的表面积，提高胶接强度。界面有了缝隙，可将缝隙视为毛细管，表面产生毛细现象对浸润是非常有利的。

4.被胶接物和胶粘剂膨胀系数差要小

胶粘剂本身的膨胀系数与胶层和被胶接物的膨胀系数差值越大，固化后胶接接头内的残余内应力也越大，工作中对接头的破坏也越严重。

5.形成胶接力

形成胶接力是建立胶接接头的一个因素，固化后胶层或被胶接物本身的内聚强压是建立胶接接头的另一个因素。胶粘剂在液相时内聚强度接近等于零。因此，液相胶裂剂必须通过蒸发(溶剂或分散介质)、冷却、聚合或其它各种交联方法固化以提高内聚弛度。

1.3 几种胶接现象的理论解释

1.吸附理论

吸附理论是以表面能为基础，认为粘附作用主要来源是胶粘剂分子和被胶接物分子间的作用力。吸附理论认为，胶粘剂分子与被胶接物表面分子产生的胶接力，首先是胶粘剂中的大分子通过链段与分子链的运动逐渐相互靠近，达到胶粘剂分子由微布朗运动向被胶接物表面扩散；当胶粘剂与被胶接物两种分子间的距离小于5×10-10m时，分子间就产生了范德华力或氢键的结合，胶粘剂高分子被吸附，形成胶接。在这个过程中对胶接接头进行加热、施加压力和降低胶粘剂的粘度等都有利于胶粘剂的扩散。

产生胶接力的主要的力是分子间作用力。吸附理论正确地把胶接现象与分子间力的作用联系起来。但用吸附理论不能解释胶粘剂与被胶接物之间的胶接力有时大于胶粘剂本身强度和极性胶粘剂在非极性表面上胶接等问题。

扩散理论

扩散理论是以胶粘剂与被胶接物在界面处相互扩散溶解为依据提出的。认为高分子材料胶接时，由于胶粘剂分子或链段与被胶接物表层的分子或链段能够相互扩散，这种扩散是通过胶粘剂和被胶接物的界面相互深入到对方内部进行的。扩散结果粘附界面形成交织网络，界面消失产生了过渡区，形成了牢固的接头。

1)扩散与相容性

从热力学角度来说，相容性是指任何比例混合后所形成均相休系的能力；从工艺角度来说，相容性是指两种聚合物之间容易相互分散而得到性能稳定的混合物的能力。两种聚合物的混合过程和其它物化过程一样，均服从热力学相容性。

影响两种物质相互扩散的因素有物质的溶解度参数、胶粘剂的相对分子质量大小和界而张力等。胶粘剂与被胶接物两者的溶解度参数值相差越小，相容性越好，越有利于扩散作用的产生，其胶接体系的胶接力越高，适当降低胶粘剂的相对分子质量有助于提高分子的扩散。界面张力越小，温度越高，表面张力越小，相容性越好，扩散效果越好。聚合物的相互扩散速度主要与相容性和聚合物相对分子质量有关，相容性越好，相对分子质量越小，扩散速度越大。相对分子质量增大一个数量级，扩散系数可下降两个数量

2)影响溶解性的因素

高聚物的结构形态、链的长短、链的柔性、结晶性等是影响溶解性的重要因素。从高聚物的结构形态来看，线型或支化的高聚物可以溶解，体型的高聚物由于网络接点的束缚只能溶胀，不能溶解，其主要原因是结点密度大，溶剂分子不易进入。

链段的运动可增加扩散，扩散能力越大、溶解得越好。高聚物大分子链扩散能力差，是因为高聚物分子链的体积大，运动困难，不能及时向溶剂中分散，其溶解只能靠链段的逐渐运动进行，因此，它必须先经过溶胀，后缓慢分散溶解。柔顺的高聚物分子链运动和扩散，有助于溶解。聚乙烯醇和纤维素分子与水的亲和性差不多，但聚乙烯醇溶于水，是因为它是柔性链，而纤维素分于是刚性链，所以不溶于水。强极性高聚物与强极性溶剂作用可能形成氢键，有热量放出，如果放出的热量能破坏晶格的束缚，就可促进溶解；此外高聚物的分子的链越长，溶解性也越差，这是因为链越长，相对分子质量越大，聚合物分子间的内聚力越大的缘故等。

3.静电理论

静电理论认为高分子胶粘剂与被胶接物金属相互接触时，组成一种电子的接受体和供给体的组合形式。在胶粘剂和金属界面两侧产生接触电势，并形成了双电层，双电层电荷的性质相反，从而产生了静电引力。但是，静电力仅存在于某些特殊胶接体系，该理论有很大的局限性。