胶粘剂黏料的化学结构与粘接强度之间的影响
时间：2016-12-19 来源：
胶粘剂的粘接强度在很大程度上取决于胶层的内聚力，而其内聚力与黏料的化学结构密切相关。
（1）极性与内聚能密度
分子的极性大小可用内聚能密度(CED)反映出来。内聚能密度大的分子其极性也大。低分子物的CED可通过测定其蒸发能来求得高分子物的CED为分子中个基团的CED之和。对于表面高能的被粘物来说，胶粘剂的极性越强，其粘接强度越大。对于低表面能的被粘物来说，胶粘剂极性增大往往导致粘接体系的湿润性变差而使粘接强度降低。另外，胶粘剂极性增大还会使胶层的耐热性提高，耐水性下降，胶液的黏度增大。
（2）分子量与分子量分布
聚合物的分子量对聚合物的-系列性能起着决定性的作用。一般来说分子量小，有利于胶粘剂对被粘物的浸润，有利于粘接，但分子量太低，内聚强度低，不利于粘接。对于用直链聚合物黏料构成的胶黏剂，在发生内聚破坏的情况下，粘接强度随分子量升高而增大，升高到一定范围后逐渐趋向一个定值。在发生多种形式破坏时，从表1-3与表1-4可以看出，分子量较低的一般发生内聚破坏，随分子量增加粘接强度增大，并趋向一个定值。当分子晕增大到使胶层的内聚力与界面的粘接力相等时，开始发生混合破坏。分子量继续增大，由于胶液的浸润能力下降，粘接体系发生界面破坏而使粘接强度显著降低。也就是说黏料聚合物的分子量与胶层的内聚强度、胶液对被粘物面浸润性能密切相关，从而严重影响粘接体系的粘接强度与接头破坏类型。另外，从力学性能来说，分子量提高对韧性有利。
平均分子量相同(或相近)、分子量分布不同时，其粘接性能也不相同。一般来说分子量分布宽时，胶液的浸润性好，内聚强度低；分布窄时，浸润性差，内聚强度高。前者倾向于内聚破坏，后者倾向于界面破坏。
表1-5为热固性胶黏剂分子量影响的情况，影响情况与聚异丁烯的情况相似，但三种环氧树脂混用(平均相对分子质量402)可能是主要组分相对分子质量1000的树脂有利于胶层的内聚强度与韧性，而低分子量组分有利于胶液浸润，从而具有很好的粘接强度。表1-5是相对分子质量为1535与395的聚乙烯醇缩丁醛混合制成的胶黏剂粘接硬铝时的情况，从中可以看出低聚物中加入少量高聚物可获得最佳的剥离强度。表1-5聚合度分布对粘接力的影响刚性结构，又含有极性基团，则一定具有较好的综合物理力学性能。例如，环氧树脂的主链结构具备这些特点，因此作胶黏剂黏料寸所制得的胶种具有很好的综合性能。
（3）侧链结构
胶粘剂黏料聚合物所含侧链的种类、体积、位置和数量等对胶层的性能有重大影响。基团的极性对分子间力影响极大，极性小时分子的柔性好，极性大时分子的刚性大。基团间距离越大，柔性越好。另外在取代基为较长的脂肪链(如脂肪酸基团)时，这些直链状的侧基在一定范围内链增长，分子的柔性大，具有内增塑作用。如果链太长则产生互相缠绕，不利于内旋转而使柔性与粘接力降低。
（4）交联度
线型聚合物产生交联时原来链间的次价力(分子间力，变成了化学键力，此时聚合物的各种性能都发生重大变化。在交联度不高的情况下，链段运动仍可进行，材料仍具有较高的柔性。交联点增多，尤其是交联桥同时变短时，聚合物材料变硬发脆。也就是说交联度增大，聚合物材料蠕变减少，模量提高，伸长率降低，浸润性变差等。由于粘接体系在胶液固化前就能完成扩散和浸润等过程，所以通过适当交联来提高胶层的内聚力可以大大提高粘接强度，这在以内聚破坏为主的粘接体系中更为重要，可根据黏料的结构特点用不同方法实施交联。
二烯类橡胶，硅、氟橡胶等在硫化剂的存在下，均可在聚合物分子链上任意链段位置交联。这种交联作用形成的交联度取决于聚合物的主链结构、交联剂的种类及数量、交联工艺条件等。各种遥爪型聚合物可通过聚合物末端的官能基团进行交联。遥爪官能基包括-COOH、-OH、-SH、-NH2及环氧基团等，其交联度取决于其分子量的大小。具有活性侧基的黏料可通过侧链官能基进行交联，其交联度取决于侧基数目。某些嵌段共聚物，可通过加热呈塑性流动而后冷却，并通过次价键力形成类似于交联点的聚集点，从而增加聚合物的内聚力，这种方法有人称为物理交联。另外还可利用互穿网络结构交联。
