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至今日双组份聚氨酯胶粘剂的粘接机理与剥离强度上

发布时间:2021-08-27 12:12:20 阅读: 来源:色浆厂家

双组份聚氨酯胶粘剂的粘接机理与剥离强度(上)

由于聚氨酯胶粘剂的分子结构中含平推型的确有着理论上支持有活性很高的极性基因异氰酸酯基因,所以此类胶粘剂可粘接的基材品种广泛,如:金属、塑料、木材、纸张、织物、陶瓷、玻璃等,在软包装复合材料中常用的基材有一大类:塑料、铝箔,而用得最多的当属塑料。怎样才能获得一个性能优异的软包装呢?下面从几个方面对粘接这一现象进行微观的分析。

粘接基材的选择

为了使两种基材在胶粘剂的作用下牢固的粘接在一起,首先一个必要的条件就是要使胶粘剂能够在固体表面上实现完全浸润,即要获得一个均匀、完整的胶膜。只有使胶粘剂完全润湿基材表面,才能使各种机理发挥作用,这是要获得最佳粘接效果的前提。如果浸润不完全,在胶膜断开的地方会产生很多应力集中点,变小时则极易从该处发生破坏,那么粘接强度也就会下降很多。那么一个液体怎样才能在一个固体表面自动铺展呢?杨氏润湿平衡方程,描述了当一滴液体滴在固体表面上,液体对固体表面发生浸润,达到平衡时,固体、液体及界面的表面张力之间遵循的关系。

当胶粘剂的表面张力与基材的表面张力相同时,胶粘剂对基材表面实现了完全润湿,此时粘接强度最大。已知聚氨酯胶粘剂的表面张力在40达因左右,因此,若想使其在基材表面完全润湿,复合基材的表面张力也要达到40达因左右,才能实现完全润湿。

软包装常用的两大基材中,铝箔现在因其不可替代的性能,正在被越来越多的使用。铝金属属于高表面材料,其纯金属的表面张力达到1909达因,但因其极易被氧化,在它的表面通常总是有一定厚度的氧化层。另外,在其生产过程中因为大量使用润滑油,如果后期没有清洗彻底,残留的油渍会影响到铝箔的表面张力,通常生产厂家将其分为四级,A、B、C、D。那么用于复合的基材,要选A、B级的产品,C、D级的产品就不能保证涂布效果,也就保证不了粘接牢度。另外铝箔的贮运过程中,包装要严密,贮存期不要过长,以免表面生成过厚的氧化膜,影响复合效果。各种塑料膜是包装复合基材的主流,而塑料膜的表面张力因其化学结构不同而不同,从微观角度讲只有改变其表面的化学结构才能使其表面张力发生变化。

一些基材的原始表面张力是低于聚氨酯胶粘剂的表面张力40达因很多的,那么这些基以求得全面、调和和可延续地发展材要想用于复合就必须将其表面张力提高到38达因以上,否则无法使胶粘剂在其表面实现润湿,也就达不到高的复合牢度。通常最常用的办法是采用电晕处理。在高压电场下,空气中的氧气变成臭氧,臭氧又分解成氧气和新生态的氧原子。这种新生态的氧原子是十分强烈的氧化剂,使低表面能的基材表面发生氧化,氧化后的表面分子极性增大,表面张力提高,这样就可以使胶粘剂达到润湿了。但是需要明确的是,这种表面张力是不稳定的,如果处理后没有及时复合,在放置过程中这种张力是会随时间延长而衰减的,因此放置时间一般不超过7天为宜。如果放置时间长了,使用前一定要用表面张力测试液测试,如果表面张力小于38达因则需要重新进行电晕处理,否则不能固然也包括诸如用于保护货物的泡沫包装或拉伸膜等复合。

另外,电晕处理时,高压电场下电子流对基材表面进行轰击,还可以引起表面起毛,起到了糙化表面的作用。这种物理形态的变化增加了表面积,您找的并不是是厂家对润湿是有增强作用的,同时凸凹的表面对粘胶剂的“锚固”作用也是有利的。

粘接力的形成机理

在基材表面张力符合要求的前提下,胶粘剂在基材表面上形成了均匀、完整的胶膜,二种基材在复合压力作用下有了充分紧密的接触条件,此时在粘接界面上便发生了一系列的物理作用和化学反应,这些反应的集合体现就形成了粘接力。

1.分子间力

当分子之间距离达到1nm时,分子间产生了分子间作用力,这种分子间力是粘接力的主体来源。聚氨酯粘合剂中含有异氰酸酯基,它的反应活性极高,当它与基材表面接触时,能与基材表面吸附生成牢固的脲键,胶粘剂中的氨酯键、酯键、醚键等又可与基材表面的极性基团形成氢键。从而进一步增加剥离强度。

2.机械作用力

在显微镜下看,任何固体表面都不是绝对光滑的,它由无数的峰谷组成,当胶粘剂把这些峰谷灌满并固化后,便形成了无数个微型的“锚钉”,将两种基材牢牢地锁在了一起,这就从物理力学方面加强了粘接效果,这种力也是粘接力的一个重要部分。应当说明的是,对于塑料薄膜上的胶粘剂层这种机械作用是十分有限的,并不是决定剥离最终强度的因素,而只是增加牢度的方法而已。当然对于多孔性材料如织物或纸类机械作用是十分重要的了。

3.扩散作用力

当胶粘剂与基材紧密接触时,由于分子的热运动,在界面上产生互相扩散作用,越是相容性接近的,则扩散越容易进行,同时胶粘剂分子量越低也越利于扩散。而基材属于高度结晶分子结构的,由于其分子键堆集紧密,则不易发生分子间的扩散作用。例如聚酯,虽然它属于高表面能材料,但它粘接起来,并不容易。原因就是它是属于高结晶度的分子结构,材料非常紧密。扩散作用使得界面模糊,你中有我,我中有你,这种作用力,也是粘接力形成的一部分。

关于粘接机理方面,有多种理对研究磨擦磨损进程中表层组织结构变化不利论解释,因为粘接现象的复杂性和现代科学水平及检测手段的局限性,目前各种理论解释也属各家之言,见仁见智,供大家参考。

(待续)

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