发布日期:2019-01-07 16:46:49 浏览次数:2618
如果被粘物保持着真正光滑、新鲜的表面,胶粘剂粘度又比较低,那么一滴液体胶粘剂在被粘物表面上便能很快地均匀铺展开来,不久以后液滴边缘即与被粘固体表面形成接触角6,此时液体表面张力与接触角日处于平衡状态,如图6一1所示:
从图中可以看出,接触角越小,液滴在固体表面铺展面积越大,浸润性愈好,若θ=0,则表示该固体表面能被液体完全浸润;若θ=180°,则液滴在固体表面呈球形,表示完全不浸润。值居于θ~180°之间,则表示不完全浸润的程度。
当液体浸润固体表面以后,将液体从固体表面剥离形成一平方厘米的新鲜表面所需要做的功叫做胶粘热力学功或附功,以WA表示,其值大小等于图6一1中各相表面张力之矢量和:
式中γs、γsl分别为固体表面和固液两相界面上的表面张力。可见,接触角的大小取决于三个表面张力的相互作用。对于任何一种液体胶粘剂在被粘固体表面上能够很好地铺展形成很小的接触角,则必须具备以下条件:
①γs值要大,即被粘物具有较高的表面吸附性;
②γsl值要小,即胶粘剂对被粘物的亲合性更好;
③γ值要小,液体表面张力小就是缩小表面积的倾向小,易于在固体表面扩散。
实验证实,有了好的粘附强度,同时还必须具备较高的粘合剂层内聚强度,才能达到较好的粘接强度。而两种固体间的最小粘附功又是由两相粘结界面中具有较小表面张力的内聚热力学功(wK=2γk)决定的。例如橡胶一纤维界面中,若纤维的表面张力大于橡胶的表面张力时,则提高橡胶的表面张力就可以提高橡胶一纤维之间的粘结强度。
根据扩散理论研究的实验结果知道,互相粘接的两相表面之间的粘结强度与其热力学参数之间的关系是:粘合两相之间的溶解度参数越接近,即两相界面之间的相溶性参数β越小,则其互溶性越好,两相表面之间越容易互相浸润,接触越完全,因而相互粘结的强度越大。两相界面间的相溶性参数B可由它们的内聚能密度按下式求得:
②两相粘合界面间经过分子链段相互扩散达到大分子链之间的整体相互扩散,则形成的界层的厚度可达到上千埃,并且随着时间和其他有利于扩散因素的增加,所形成的界层厚度还可能增加到几千埃。这时,在粘合两相之间明显的分界面将会消失。这种界面层在聚合物自粘或相溶性好即溶解度参数极为接近的两相弹性体之间更为常见。
由此可见,相互粘合的任何两相接触面间分子的相互湿润或吸附是两相粘合的必要条件。并且只有当粘合两相之间的热力学参数即溶解度参数相同或相近时,两相分子之间才能很好湿润,吸附并密切接触。所以,两相热力学溶解度参数相同或相近才能有利于两相分子在界面上的相互湿润、吸附、扩散或渗透,这是界层形成的热力学条件。
2、动力学条件
由于两相分子在界面之间互相扩散、渗透、形成过渡界层的过程是一个动力学变化过程,所以还必须具备分子间扩散和渗透的动力学变化条件。当两相间的相溶性参数在、Ⅱ区范围内(如图6一2)时,一切影响链分子活动性的动力学因素:如分子量及其分布、枯度、交联度、温度、压力、时间等都会影响流变、扩散和渗透过程的进行,因而影响两相接触表面间的过渡界层的形成、界层结构和尺寸。实验证明聚合物分子量较小时,其粘度就小枯附性能好,但内聚强度差,用以粘接其他材料时,粘接强度也差,当聚合物分子量太大时,粘度较高,内聚强度虽然较大但粘附性并不好。而且分子的向被粘物扩散性能也不好。因此在实际粘接中,都要求聚合物有适当的分子量,或者将高分子量聚合物与低分子量聚合物按适当比例搭配使用也能获得好的粘合效果。又如在硫化胶等复合系统中,低分子物质与生胶或硫化胶的相溶性影响其在橡胶整体和界面间的扩散方向和扩散速度。此外它们与聚合物的化学反应对张合物的交联、接技、异构及环化等的影响,都会反映至界面上来。如果界层上含量增大,就会使界层性能与整体性能不同。在并用胶中一种橡胶扩散至并用体表面上的数量也会随并用胶停放时间的延长而增加。上一篇:橡胶粘合的基本原理
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