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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 化学化工区 » 高分子 » 【讨论】高分子聚合物为什么会与金属粘结
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daipan88

银虫 (小有名气)

[交流] 【讨论】高分子聚合物为什么会与金属粘结已有1人参与

如题，为什么高分子聚合物会与金属粘结，是以什么形式粘结的，有人知道吗？先谢了哦。
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1楼2010-02-16 10:41:20
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laixuejun434

木虫 (正式写手)
★
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聚合物与金属之间的粘接是不两者界面间接触后相互作用的结果。如被粘物与粘料的界面张力、表面自由能、官能基团性质、界面间反应等都影响胶接。
　吸附理论
　　人们把固体对胶黏剂的吸附看成是胶接主要原因的理论，称为胶接的吸附理论。理论认为：粘接力的主要来源是粘接体系的分子作用力，即范德化引力和氢键力。胶粘与被粘物表面的粘接力与吸附力具有某种相同的性质。胶黏剂分子与被粘物表面分子的作用过程有两个过程：第一阶段是液体胶黏剂分子借助于布朗运动向被粘物表面扩散，使两界面的极性基团或链节相互靠近，在此过程中，升温、施加接触压力和降低胶黏剂粘度等都有利于布朗运动的加强。第二阶段是吸附力的产生。当胶黏剂与被粘物分子间的距离达到10-5Å时，界面分子之间便产生相互吸引力，使分子间的距离进一步缩短到处于最大稳定状态。
　　胶黏剂的极性太高，有时候会严重妨碍湿润过程的进行而降低粘接力。分子间作用力是提供粘接力的因素，但不是唯一因素。在某些特殊情况下，其他因素也能起主导作用。
　　化学键形成理论
　　化学键理论认为胶黏剂与被粘物分子之间除相互作用力外，有时还有化学键产生，例如硫化橡胶与镀铜金属的胶接界面、偶联剂对胶接的作用、异氰酸酯对金属与橡胶的胶接界面等的研究，均证明有化学键的生成。化学键的强度比范德化作用力高得多；化学键形成不仅可以提高粘附强度，还可以克服脱附使胶接接头破坏的弊病。但化学键的形成并不普通，要形成化学键必须满足一定的量子化`件，所以不可能做到使胶黏剂与被粘物之间的接触点都形成化学键。况且，单位粘附界面上化学键数要比分子间作用的数目少得多，因此粘附强度来自分子间的作用力是不可忽视的。
　　弱界层理论
　　当液体胶黏剂不能很好浸润被粘体表面时，空气泡留在空隙中而形成弱区。又如，当中含杂质能溶于熔融态胶黏剂，而不溶于固化后的胶黏剂时，会在固体化后的胶粘形成另一相，在被粘体与胶黏剂整体间产生弱界面层（WBL）。产生WBL除工艺因素外，在聚合物成网或熔体相互作用的成型过程中，胶黏剂与表面吸附等热力学现象中产生界层结构的不均匀性。不均匀性界面层就会有WBL出现。这种WBL的应力松弛和裂纹的发展都会不同，因而极大地影响着材料和制品的整体性能。
　　扩散理论
　　两种聚合物在具有相容性的前提下，当它们相互紧密接触时，由于分子的布朗运动或链段的摆产生相互扩散现象。这种扩散作用是穿越胶黏剂、被粘物的界面交织进行的。扩散的结果导致界面的消失和过渡区的产生。粘接体系借助扩散理论不能解释聚合物材料与金属、玻璃或其他硬体胶粘，因为聚合物很难向这类材料扩散。
　　静电理论
　　当胶黏剂和被粘物体系是一种电子的接受体-供给体的组合形式时，电子会从供给体（如金属）转移到接受体（如聚合物），在界面区两侧形成了双电层，从而产生了静电引力。
　　在干燥环境中从金属表面快速剥离粘接胶层时，可用仪器或肉眼观察到放电的光、声现象，证实了静电作用的存在。但静电作用仅存在于能够形成双电层的粘接体系，因此不具有普遍性。此外，有些学者指出：双电层中的电荷密度必须达到1021电子/厘米2时，静电吸引力才能对胶接强度产生较明显的影响。而双电层栖移电荷产生密度的最大值只有1019电子/厘米2（有的认为只有1010-1011电子/厘米2）。因此，静电力虽然确实存在于某些特殊的粘接体系，但决不是起主导作用的因素。
　　机械作用力理论
　　从物理化学观点看，机械作用并不是产生粘接力的因素，而是增加粘接效果的一种方法。胶黏剂渗透到被粘物表面的缝隙或凹凸之处，固化后在界面区产生了啮合力，这些情况类似钉子与木材的接合或树根植入泥土的作用。机械连接力的本质是摩擦力。在粘合多孔材料、纸张、织物等时，机构连接力是很重要的，但对某些坚实而光滑的表面，这种作用并不显著。
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2楼2010-02-16 12:14:29
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tsingshong_lee

金虫 (正式写手)

O型血的注册化工工程师
★
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个人感觉胶接机理是没人说得清的事情
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3楼2010-02-16 15:17:28
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pandalucky

至尊木虫 (正式写手)
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估计2楼不知道从那本书或者文献上copy的吧
我同意楼上的说法。。现在基本上没有能很彻底的解释清楚这个粘接机理。。虽然各种书上或者文献上都有说一些。。不过很容易发现，大家说的差不多，而且都很肤浅，而且一般都是基于某种具体的实例。
有一次我无意识间翻到一本国外讲adhesive的书。。看了下。。看的人崩溃。。因为他们研究粘接机理的方式更多的是从物理角度来看待问题。。如果真正探讨到深层次的东西。。貌似他们也说不清。。
只能感慨科学的认识无极限。。我们的认识太肤浅啊。。。
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4楼2010-02-18 14:16:16
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tsingshong_lee

金虫 (正式写手)

O型血的注册化工工程师
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Originally posted by pandalucky at 2010-02-18 14:16:16:
估计2楼不知道从那本书或者文献上copy的吧
我同意楼上的说法。。现在基本上没有能很彻底的解释清楚这个粘接机理。。虽然各种书上或者文献上都有说一些。。不过很容易发现，大家说的差不多，而且都很肤浅，而且一 ...

你说的这本书我好像也翻过，是讨论浸润角的吧
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5楼2010-02-18 20:00:42
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pandalucky

至尊木虫 (正式写手)
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引用回帖:
Originally posted by tsingshong_lee at 2010-02-18 20:00:42:


你说的这本书我好像也翻过，是讨论浸润角的吧

你说那个老外的书啊。。。那个书BT程度啊。。开篇先讨论了下关于中子，质子，电子之类的相互吸引。。还有什么强弱相互作用。。一堆固体物理的公式。。看到人有跳楼的感觉。。然后再慢慢的一点点的开始说。。那个痛苦啊
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6楼2010-02-19 15:27:30
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cp_115

铜虫 (初入文坛)
沙发同志说的还行啊。
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7楼2010-02-19 17:11:21
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潜云轩居士

木虫 (小有名气)
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还是化学键结合的强点。
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http://blog.sina.com.cn/qyxjs
8楼2010-02-20 11:49:00
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chenrui84

新虫 (小有名气)
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huobingyao(金币+1):鼓励交流~ 2010-02-21 21:36
看过一篇文献，是讲塑料电镀的，上面讲道：
“柏拉图早已经讲过，把两种不同的物质相互连接在一起，必然会有第三种物质”
胶和金属接触，应该要表面处理的比较好，产生分子间作用力——静电力a
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9楼2010-02-20 20:48:37
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zhanghep

禁虫 (小有名气)
★
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10楼2010-10-11 12:06:57
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