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  • 3分鐘讓你了解什麼是黏著理論

黏著理論涵蓋黏著劑的分子結構、動力學及熱力學上之研究,將黏著現象分為五點來探討:1.物理吸附 2.擴散 3.靜電 4.機械性交互鎖扣 5.化學鍵結。

 

3分鐘讓你了解什麼是黏著理論

 


 

 

 

 

*何謂黏著理論?

 

 

黏著的理論涵蓋了黏著劑的分子結構、動力學及熱力學上的研究。

 

 

 

一般將黏著現象的形成區分為以下5點來探討:

 

  1. 物理吸附 (Adsorption)

 

  2. 擴散(Diffusion)

 

  3. 靜電 ( Electrostatic )

 

  4. 機械性交互鎖扣 ( Mechanical interlocking ) 

 

  5. 化學鍵結 ( Chemical bonding )

 

 

 

 

 

1. 物理吸附理論

 

    物理吸附理論乃依據分子間的凡得瓦爾力 (van der Waals forces )和氫鍵 ( Hydrogen bond) 等二次吸引力而提出。

 

 

         1. 凡得瓦爾力:

 

(1) 配位作用力 (Orientation force):指黏著劑分子和被著體間永久極性相互吸引的作用力。

 

(2) 誘發作用力 (Induct force):指不具極性之分子因外加力場(如電場)的作用,產生分極化現象而誘發此分子為極性。

 

(3) 分散作用力 (Dispersion force):指兩非極性分子在無外加力作用下,產生瞬間的極性分子,而有相互吸引力,稱為分散作用力。

 

 

 

2. 氫鍵:由黏著劑與被著體分子間之活性氫與具陰電性之原子互吸引而產生。

 

 

 

 

 

2. 擴散理論

 

當溫度高於聚合體之玻璃轉化溫度Tg ( Glass temperature)或聚合體含有溶劑時,聚合體與被著體之界面間可能產生互相擴散的現象。

 

 

當黏膠面上的黏著劑乾燥至某一程度後,對此兩被著面接觸施壓,則在兩界面間產生黏著劑擴散的現象。

 

 

擴散理論有一個基本的限制:其材質必須是在熱力學上相容性良好的物質。

 

 

擴散理論對於聚合物鏈末端基相互間自由擴散到粒子與粒子或兩物質界面間,形成一均勻相的自黏 (Auto-adhesion) 系統而言可清楚的解釋, 但並不代表其可完全適用於任何的系統。

 

 

 

 

 

3. 靜電理論

 

    靜電理論首先由俄國科學家 Deryaguin 提出,此理論假設所有的黏著現象大多以聚合體界面間的電荷轉移而形成電雙層    (Electrical doublelayers) 來解釋。

 

這一理論能相當合理解釋當一個膠帶很快地從玻璃表面剝離時,因電荷的產生使得黏著強度增強。

 

 

Fowkers 檢視了俄國人對感壓性膠帶所做剝離實驗的資料,下了一個結論:靜電力確實是所有黏著力產生的成因之一,但是一個很小的力量;Gent 與Schultz 則估計靜電力大約等於分散力的大小而已。

 

 

     

 

 

 

 

4. 機械性交互鎖扣

 

    對被黏著物表面施以電暈、化學侵蝕、砂紙或噴砂 (Sputtering) 等處理,可除去表面上之污物,展露出新表 面,並形成凹凸的表面, 當黏著劑流入被黏著物的凹部,硬化後宛如鍵結的作用或具有彈性鎖扣之作用力,因此皆可提高黏著劑之黏著力。

 

 

對木材、紡織品及紙的黏著而言,這種鎖扣現象往往佔有相當重要的地位。此外部分金屬或塑膠製品在黏著前     進行蝕刻 (Etching) 的工程,也就是為了得到鎖扣效應。

 

 

 

 

 

5. 化學鍵結

 

    兩個分子更為接近所能達到的一種距離,稱為鍵結半徑,而兩個分子間的特定原子,如H、N、S、O 或其他原子的兩個原子鍵結均具有特定的距離,稱此為化學鍵結。若應用於黏著作用時,則稱為一次鍵結。其種類可區分為離子鍵結、共價鍵結、金屬鍵結、配位鍵結等。一般二次鍵結能約為一次鍵結能 (化學鍵結) 的十分之一。

 

 

日常所使用的黏著劑和被黏著物之關的化學鍵結主要為共價鍵結。如氰化物偶發性地引進氫氧到橡膠上,及 PVC 與矽屬偶合劑引用到玻璃或金屬表面上,產生適當的活性官能基等,都是化學鍵結的例子。

 

 

 

 

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