一、膠黏劑粘接機理

1、機械理論(lun)

機械理論認為，膠(jiao)粘劑必須(xu)滲(shen)入(ru)被粘物(wu)表面的空(kong)隙內，并排除(chu)其界面上(shang)吸附的空(kong)氣，才能產生粘接作(zuo)用(yong)。

2、弱邊界層(ceng)理論

弱邊(bian)(bian)界(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)層(ceng)理論(lun)認為，當粘接破(po)壞被認為是界(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)面破(po)壞時，實際上(shang)往往是內聚(ju)破(po)壞或(huo)弱邊(bian)(bian)界(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)層(ceng)破(po)壞。弱邊(bian)(bian)界(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)層(ceng)來自膠粘劑(ji)、被粘物(wu)、環境，或(huo)三(san)者之間任意(yi)組合(he)(he)。如(ru)果雜(za)質(zhi)集中(zhong)在粘接界(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)面附近，并與被粘物(wu)結合(he)(he)不牢，在膠粘劑(ji)和(he)被粘物(wu)內部都可出現弱邊(bian)(bian)界(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)層(ceng)。當發(fa)生(sheng)破(po)壞時，盡管多數發(fa)生(sheng)在膠粘劑(ji)和(he)被粘物(wu)界(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)面，但實際上(shang)是弱邊(bian)(bian)界(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)層(ceng)的破(po)壞。

3、擴(kuo)散理(li)論

擴散(san)理(li)論(lun)認為，粘(zhan)接(jie)是(shi)通(tong)過(guo)膠(jiao)粘(zhan)劑(ji)與被粘(zhan)物界面上(shang)分子(zi)擴散(san)產生的(de)。當膠(jiao)粘(zhan)劑(ji)和被粘(zhan)物都是(shi)具有能夠運動的(de)長鏈大分子(zi)聚合物時，擴散(san)理(li)論(lun)基本是(shi)適用(yong)的(de)。熱塑(su)性塑(su)料的(de)溶劑(ji)粘(zhan)接(jie)和熱焊接(jie)可以認為是(shi)分子(zi)擴散(san)的(de)結果(guo)。

4、靜(jing)電理論

由(you)于在膠(jiao)粘(zhan)劑(ji)與被(bei)粘(zhan)物界面(mian)上形成(cheng)雙電層(ceng)而產生了(le)靜電引力，即相互分離的(de)阻力。當膠(jiao)粘(zhan)劑(ji)從被(bei)粘(zhan)物上剝離時(shi)有明顯的(de)電荷存在，則是(shi)對該理論有力的(de)證實(shi)。

5、吸附理論(lun)

吸(xi)附理論認(ren)為，粘(zhan)(zhan)接(jie)是由兩材料間分(fen)子(zi)接(jie)觸和界面力產生所引起的(de)。粘(zhan)(zhan)接(jie)力的(de)主(zhu)要來源是分(fen)子(zi)間作用力包括氫鍵力和范德華力。膠粘(zhan)(zhan)劑與被粘(zhan)(zhan)物連續接(jie)觸的(de)過(guo)程(cheng)叫潤濕，要使膠粘(zhan)(zhan)劑潤濕固體表(biao)面，膠粘(zhan)(zhan)劑的(de)表(biao)面張力應小于固體的(de)臨界表(biao)面張力，膠粘(zhan)(zhan)劑浸入固體表(biao)面的(de)凹陷與空隙就(jiu)形成良好潤濕。

二、界面現象

多種研究結(jie)果(guo)表明，兩相的接(jie)觸面(mian)(mian)（通常約為幾個分子的厚度）處，其結(jie)構(gou)、性質與(yu)兩側體相均不同。這(zhe)種接(jie)觸面(mian)(mian)就是界面(mian)(mian)。

氣(qi)-液界面（液體表(biao)面）

氣-固界面（固體表面）

液-液界面

液-固界面

固-固界面

三、表面張力

（一(yi)(yi)(yi)）、處(chu)于(yu)液(ye)體(ti)(ti)(ti)體(ti)(ti)(ti)相內的(de)(de)任一(yi)(yi)(yi)分(fen)(fen)子(zi)(zi)受到其周(zhou)圍四面(mian)八方分(fen)(fen)子(zi)(zi)的(de)(de)作(zuo)用(yong)是相等的(de)(de)，可以抵消，故在(zai)液(ye)體(ti)(ti)(ti)內部分(fen)(fen)子(zi)(zi)的(de)(de)移(yi)動(dong)無(wu)需(xu)做功(gong)。處(chu)于(yu)液(ye)體(ti)(ti)(ti)表(biao)(biao)面(mian)上的(de)(de)分(fen)(fen)子(zi)(zi)受到液(ye)體(ti)(ti)(ti)內部分(fen)(fen)子(zi)(zi)的(de)(de)作(zuo)用(yong)力遠(yuan)大于(yu)另一(yi)(yi)(yi)側氣(qi)體(ti)(ti)(ti)（或蒸氣(qi))分(fen)(fen)子(zi)(zi)的(de)(de)作(zuo)用(yong)力，因而液(ye)體(ti)(ti)(ti)表(biao)(biao)面(mian)分(fen)(fen)子(zi)(zi)有自(zi)動(dong)向液(ye)體(ti)(ti)(ti)內部遷移(yi)的(de)(de)趨勢，這種趨勢的(de)(de)表(biao)(biao)現(xian)之一(yi)(yi)(yi)是液(ye)體(ti)(ti)(ti)表(biao)(biao)面(mian)自(zi)動(dong)縮小，表(biao)(biao)現(xian)之二為欲擴大表(biao)(biao)面(mian)需(xu)外界做功(gong)。

表(biao)面張力(li)(li)的(de)(de)力(li)(li)學定義(yi)是作用(yong)于液體表(biao)面上任何部分單(dan)位長度(du)直線上的(de)(de)收縮力(li)(li)，力(li)(li)的(de)(de)方(fang)向是與該直線垂直并與液面相(xiang)切。單(dan)位為mN·m-1。

（二）、決定和影響液體表面張力的主要因素

1.物質的本(ben)性

液(ye)體的表面(mian)張力(li)（或(huo)表面(mian)自(zi)由能）表示(shi)將液(ye)體分子從體相拉到表面(mian)上所做功的大小，故(gu)于(yu)液(ye)體分子間相互作(zuo)用(yong)力(li)的性質與大小有(you)關(guan)。相互作(zuo)用(yong)強(qiang)烈，不易脫離體相，表面(mian)張力(li)就大。

2.溫(wen)度的影響

溫(wen)(wen)度(du)(du)升高(gao)(gao)，分子(zi)鍵引(yin)力(li)減(jian)(jian)弱，故表面(mian)(mian)張(zhang)力(li)多隨溫(wen)(wen)度(du)(du)升高(gao)(gao)而減(jian)(jian)小。同時，溫(wen)(wen)度(du)(du)升高(gao)(gao)液(ye)體(ti)的飽和(he)蒸氣(qi)(qi)壓增(zeng)大，氣(qi)(qi)相中分子(zi)密度(du)(du)增(zeng)加，也是氣(qi)(qi)相分子(zi)對液(ye)體(ti)表面(mian)(mian)分子(zi)的引(yin)力(li)增(zeng)大，導致液(ye)體(ti)表面(mian)(mian)張(zhang)力(li)減(jian)(jian)小。當溫(wen)(wen)度(du)(du)達到臨界溫(wen)(wen)度(du)(du)Tc時，液(ye)相與氣(qi)(qi)相界線消失，表面(mian)(mian)張(zhang)力(li)降為(wei)零。

3.壓力的影響

隨(sui)壓(ya)(ya)力(li)增大，表面張力(li)減(jian)小。低壓(ya)(ya)下(xia)影響(xiang)不明(ming)顯，高壓(ya)(ya)下(xia)可能引起(qi)比較(jiao)明(ming)顯的變(bian)化。

四、潤濕作用與接觸角

（一）.潤濕作用

凝聚(ju)態物體表面一種(zhong)流體被另(ling)一種(zhong)流體取(qu)代(dai)的(de)過(guo)程(cheng)稱為(wei)(wei)潤濕(shi)。潤濕(shi)過(guo)程(cheng)分為(wei)(wei)三類，即在日(ri)常生活中經常遇到的(de)沾濕(shi)、浸濕(shi)和(he)鋪展(zhan)。

沾濕(shi)：液體(ti)取代固(gu)體(ti)表(biao)面氣(qi)體(ti)，液體(ti)不(bu)能完全展開的過程稱(cheng)為沾濕(shi)。

當WA>0時，即?GA＜0時，沾濕過程才是自發(fa)的(de)。

液體在固(gu)(gu)(gu)體表面(mian)(mian)展(zhan)(zhan)開成(cheng)薄層，此過程(cheng)稱為鋪展(zhan)(zhan)。鋪展(zhan)(zhan)是固(gu)(gu)(gu)氣界面(mian)(mian)消失，氣液界面(mian)(mian)和固(gu)(gu)(gu)液界面(mian)(mian)形成(cheng)的過程(cheng)。

鋪展系數S>0，過程自發(fa)進行。

固體浸(jin)于液(ye)(ye)體中的(de)過程稱為浸(jin)濕。此(ci)過程是固氣界面(mian)被固液(ye)(ye)界面(mian)取代，氣液(ye)(ye)界面(mian)無變化(hua)，此(ci)過程自由(you)能變化(hua)為

WI>0，過程自發進(jin)行。

將(jiang)一(yi)液(ye)(ye)(ye)體(ti)滴(di)到(dao)一(yi)平滑均勻的固體(ti)表面(mian)上，若(ruo)不鋪展，將(jiang)形成(cheng)一(yi)平衡液(ye)(ye)(ye)滴(di)，其形狀由固液(ye)(ye)(ye)氣(qi)三相交界(jie)面(mian)處所作氣(qi)液(ye)(ye)(ye)界(jie)面(mian)之切線(xian)經(jing)液(ye)(ye)(ye)滴(di)至固液(ye)(ye)(ye)界(jie)面(mian)所成(cheng)之夾角(jiao)(jiao)(jiao)決定(ding)，此角(jiao)(jiao)(jiao)稱為(wei)該種液(ye)(ye)(ye)體(ti)在所研(yan)究固體(ti)表面(mian)上之接觸角(jiao)(jiao)(jiao)，或稱潤濕角(jiao)(jiao)(jiao)。接觸角(jiao)(jiao)(jiao)常(chang)以(yi)θ表示。

該式稱為Young方(fang)程或(huo)潤濕方(fang)程。θ越小，潤濕過(guo)程越易進行。習慣上(shang)，θ>90℃,為不潤濕，θ<90℃,為潤濕。

（二）.決(jue)定和影響接觸角(jiao)大小的一些因素

1.物質的本性

由楊氏方程(cheng)，θ由γsg，γsl，γlg決定(ding)。對于(yu)指定(ding)的(de)固體(ti)(ti)，液(ye)體(ti)(ti)表面張力越小(xiao)，其在該固體(ti)(ti)上的(de)θ也越小(xiao)。對于(yu)同一(yi)液(ye)體(ti)(ti)，固體(ti)(ti)表面能越大(da)，θ越小(xiao)。

θ反應了液體與固體表面親和(he)作(zuo)用(yong)大小，親和(he)力(li)越強越易(yi)于在表面上展開，θ越小。

若液體(ti)與固面無相對(dui)運動(dong)時(shi)，所形成(cheng)的兩個接觸(chu)(chu)(chu)角是相等的即平(ping)衡(heng)接觸(chu)(chu)(chu)角θe；若液體(ti)與固體(ti)發生(sheng)相對(dui)運動(dong)時(shi)，則會形成(cheng)兩個不同的接觸(chu)(chu)(chu)角。較大的θa稱為前進接觸(chu)(chu)(chu)角，較小(xiao)的θr稱為后退接觸(chu)(chu)(chu)角。這(zhe)種θa＞θr的現象稱為接觸(chu)(chu)(chu)角滯后。

2.1表面(mian)粗糙性

表(biao)面(mian)粗(cu)糙度：真實的粗(cu)糙的固(gu)體表(biao)面(mian)積(ji)與相同體積(ji)固(gu)體完(wan)全平滑表(biao)面(mian)積(ji)之比。用r來表(biao)示，r≥1，r越(yue)大，表(biao)面(mian)越(yue)粗(cu)糙。

某液體在粗糙表面(mian)上(shang)的表觀接(jie)觸(chu)角(jiao)θ′與(yu)在同一固體平滑面(mian)上(shang)接(jie)觸(chu)角(jiao)θ有下(xia)述關系：

2.2表面不均勻性

因(yin)各種原因(yin)固體表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)有(you)不(bu)同表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)能的(de)區域使(shi)得θ大小與表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)組(zu)成(cheng)(cheng)有(you)關。若表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)由性質1和2的(de)物質組(zu)成(cheng)(cheng)，各占表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)分數f1和f2，某種液體在各純組(zu)成(cheng)(cheng)的(de)物質上的(de)θ分別為θ1和θ2，混合表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)的(de)θ為：

3.吸附及其他因素對接觸角的(de)影響

固(gu)體(ti)表(biao)面(mian)，特別是高能(neng)固(gu)體(ti)表(biao)面(mian)能(neng)自發地從周圍(wei)環境中吸附某些組(zu)分(fen)而降低表(biao)面(mian)能(neng)，同時也(ye)改變了表(biao)面(mian)性質，從而影響(xiang)θ大小(xiao)。

其他如溫(wen)度，液滴形(xing)成時(shi)間等都(dou)能對接觸(chu)角產生影(ying)響。

五、潤濕現象應用

一般(ban)聚(ju)四(si)氟(fu)乙烯不易潤濕，因為它(ta)的(de)γs-g較(jiao)小，這是此(ci)類塑料電鍍(du)的(de)難(nan)題，若(ruo)將聚(ju)四(si)氟(fu)乙烯浸在含Fe3+（3.7×10-2mol/L)溶(rong)液中浸泡16min后(hou)(hou)，前(qian)進角(jiao)由105°±2°變為54°±2°，后(hou)(hou)退(tui)角(jiao)由107°±3°變為0°。

棉(mian)布(bu)被水潤濕不防水，若在棉(mian)布(bu)中加入氟代烷基類的(de)化合物(wu)，讓極性基吸附于棉(mian)布(bu)上形成定(ding)向排列吸附層，就增大了(le)接觸(chu)角（γs-g減小），從(cong)而使憎(zeng)水性加強，達到(dao)了(le)防雨的(de)目(mu)的(de)。

低能(neng)表面與高能(neng)表面

已知有(you)機(ji)固體（如石蠟，聚乙烯等(deng)(deng)）的(de)表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)能(neng)都(dou)小于100mJ·m-2,無(wu)機(ji)固體（如NaCl,CaO,Ag,云(yun)母等(deng)(deng)）表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)能(neng)都(dou)大于100mJ·m-2。認為界定，前(qian)者(zhe)為低表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)能(neng)固體，其(qi)表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)為低能(neng)表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)；后(hou)者(zhe)為高(gao)表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)能(neng)固體，其(qi)表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)為高(gao)能(neng)表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)。

金(jin)屬原子(zi)之間的(de)作(zuo)用力(li)是(shi)由離域(yu)電(dian)子(zi)維系(xi)的(de)，作(zuo)用力(li)大(da)小(xiao)幾乎等(deng)同于化(hua)學(xue)鍵。而(er)有(you)機物分子(zi)之間的(de)作(zuo)用力(li)為范德(de)華(hua)力(li)，比化(hua)學(xue)鍵力(li)要(yao)小(xiao)得多(duo)。表面(mian)原子(zi)所處的(de)力(li)場不均勻(yun)性(xing)越大(da)，表面(mian)能越高。

固體(ti)表面(mian)能(neng)大小決(jue)定了(le)其可潤濕(shi)性質。液體(ti)在(zai)固體(ti)表面(mian)能(neng)自發鋪展(zhan)(zhan)的基本條(tiao)件(jian)是液體(ti)表面(mian)張(zhang)(zhang)力小于(yu)固體(ti)的表面(mian)能(neng)。液體(ti)表面(mian)張(zhang)(zhang)力越低，越有利于(yu)鋪展(zhan)(zhan)進行。

能(neng)使(shi)低(di)能(neng)固體表(biao)面(mian)潤濕的液體較少。表(biao)征低(di)能(neng)表(biao)面(mian)潤濕性(xing)質的經驗(yan)參數是臨(lin)界（潤濕）表(biao)面(mian)張力(li)，臨(lin)界表(biao)面(mian)張力(li)，常以rc表(biao)示(shi)。其物理意義是：表(biao)面(mian)張力(li)低(di)于rc的液體方能(neng)在(zai)此低(di)能(neng)表(biao)面(mian)上鋪展。

 比如聚四氟乙烯(xi)的γc=18mN·m-1,γ水=72.8mN·m-1，相差(cha)很(hen)大，故可作為防水、抗水材(cai)料。

當未固(gu)(gu)化環氧傾倒于(yu)聚乙(yi)(yi)烯(xi)上并(bing)固(gu)(gu)化時(shi),附著(zhu)力即使有也很低(di),而將聚乙(yi)(yi)烯(xi)熔融(rong)并(bing)涂(tu)于(yu)已(yi)固(gu)(gu)化環氧樹脂上,附著(zhu)力相當強(qiang)。在(zai)第一種(zhong)(zhong)情(qing)況下,高表面能(neng)液(ye)體,如環氧樹脂不會(hui)潤濕低(di)表面能(neng)固(gu)(gu)體,如γc較低(di)的(de)聚乙(yi)(yi)烯(xi);在(zai)第二種(zhong)(zhong)情(qing)況下,液(ye)體聚乙(yi)(yi)烯(xi)的(de)表面能(neng)比固(gu)(gu)化的(de)環氧低(di),有利(li)于(yu)潤濕。