粘接原理
胶黏剂为什么能产生粘接,对于这一点在理论界一直存在多种理论,一直到今天为止并没有一个定论。从实际看,却还是也没有一个单一胶黏理论能够解释所有的粘接现象。
1、机械理论
机械理论也叫做胶钉理论,通俗得讲,就是胶水通过渗入材料表面的空隙中固化,形成了一个个的小胶钉,产生了机械的粘接,这使得胶黏剂固化后与基材机械地固定在一起。因为固体的表现并不是完全光滑的,在显微镜下固体表面由无数不规则的峰谷构成。
胶黏剂的机械咬合,是多空基材料(如泡沫塑料)的主要粘接因素。对无孔材料的粘接,机械打磨比未处理效果好得多。我们在皮革粘接和橡胶粘接中常常会使用这种机械打磨的方法。
机械理论很好地解释了粗糙表面的粘接机理,但是却很难解释光滑表面的粘接机理,这是它的不足之处。
2、吸附理论
吸附理论认为粘合是两个材料之间的分子接触而引起的,并产生表面力。而胶黏剂和被粘物表面接触的过程叫做“润湿”。对胶黏剂而言,其表面张力应低于固体临界表面张力,才能达到润湿的效果。
大多数有机胶黏剂很容易润湿金属固体。但许多固体有机基材表面张力小于常用胶黏剂。良好的润湿要求胶黏剂应具备低于基材的表面张力,这一事实部分的说明有机胶黏剂(如环氧胶黏剂)对金属具有良好的粘合性,但对未处理的聚合物基材,如聚乙烯、聚丙烯和氟碳化合物粘合力差。
3、静电理论
静电理论认为粘接之所以存在是因为胶和被粘物的界面中存在双电层,由此形成了静电力所导致的。这种静电力本身是具有抗分离性的。人们通过在基材上剥离已固化胶黏剂时产生的放电现象,证实了这一理论的合理性。
4、扩散理论
扩散理论认为,胶黏力的存在时因为胶和被粘结物分子之间的相互扩散而产生的。当胶黏剂和被粘结物都是聚合物时,在都具有可运动的长分子链的情况下,这一理论存在合理性。如热塑性塑料的溶剂型粘合或热熔粘接,就是被认为是分子间相互扩散的结果。
虽然粘接机理问题一直没有定论,但了解各种粘接理论却有助于我们掌握粘接的基本要求。也许粘接本来就不是一种理论能够解释的。对于热熔胶膜而言,粘接不同的材料应使用不同的粘接理论,如使用在纺织品上和使用在塑料上的粘接,将适用不同的理论模型。综合看来各种粘接机理中,机械理论和扩散理论更为接近于热熔胶膜粘接的实际情况。
分类
1、聚烯类热熔胶:
①聚乙烯热熔胶
概念:由乙烯与少量α-烯烃或其他单体聚合而成的热熔胶
特点:粘接性能良好;价格低;易粘接多孔性表面等
②聚丙烯热熔胶
概念:由丙烯聚合而成的热塑性树脂,主要是无规聚丙烯
特点:一定的粘结性;固化速度稍慢;耐热性不高;常与低分子聚乙烯或结晶型聚丙烯混合以改善固化速度与耐温性
2、乙烯及其共聚物
①EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物)
概念:EVA树脂是一种无臭、无毒,白色或浅黄色粉状或粒状低熔点聚合物。MI大时,分子量较小,合成的热熔胶黏度较低,流动性好
特点:粘结性、柔软性、加热流动性好。强度低、不耐热、不耐脂肪油、不能用做结构胶
②EEA(乙烯-丙烯酸乙酯共聚物)
做热熔胶基体的EEA树脂,丙烯酸乙酯的含量为23%左右。其结构与EVA相似,但其使用温度围较宽,热稳定性好,极性低。常用于高温涂布,黏度、强度要求高的场合,且对极性和非极性底材都有很好的粘结性。
③EAA(乙烯 -丙烯酸共聚物)
EAA含有极性大的羧基,使之对金属和非金属都有良好的粘结性。
EAA树脂的性质还与丙烯酸单体含量有关。丙烯酸含量增大时,膜的透明性、低温热封性以及低温热黏性得到改善,并且对金属的粘结性及热熔胶的拉伸强度得到提高。
④EVAL(乙烯-醋酸乙烯-乙烯醇三元共聚物)
EVA使EVA的皂化产物,为白色或浅黄色粉末或颗粒。
EVA分子中含有羟基,改善了对许极性底材的粘结性,且对树脂的刚性、加工性、着色性都有提高。
3、APAO(乙烯-丙烯-1,丁烯聚合物)
APAO是一种无定形α烯烃。其与EVA相比具有更广泛的温带,优异的底材粘结性,牢固的粘结力,可以用于强度要求很高的结构胶等。由于是共聚物,因此性能覆盖范围广泛(如:粘度、软化点和硬度)。并且与很多原料配伍性好。
4、聚酯(PES)
聚酯分不饱和聚酯和热可塑性聚酯两类。作为热熔胶,需用热可塑性聚酯,即线性饱和聚酯作为基料,它是由二元酸和二元醇或醇酸缩聚而成的。热塑性聚酯的熔点和玻璃化温度较高,所制得的热熔胶耐热性好。聚酯型热熔胶是以共聚物单独使用,一般无需加入其他成分。
5、聚氨酯(PU)
聚氨酯为白色无规则球状或柱状颗粒,分为聚酯型和聚醚型两大类。常用聚酯多元醇与二异氰酸酯聚合。聚氨酯最突出的特点是耐磨性优异,硬度大,强度高,弹性好,耐低温。聚氨酯反应型热熔胶可分为热熔固化型和热熔加热反应型。
6、聚酰胺(PA)
聚酰胺热熔胶具有较强的粘结强度,且分子量越大强度、黏度都有提高,但熔点却变化不大。聚酰胺可分为两类:一是二聚酸类(分子量高,熔融黏度高,软化点高,强度高,但热熔胶的工艺性下降) ;一是尼龙型 (为了使用方便常用甲醛处理制成羟甲基化尼龙)
7、苯乙烯及其嵌段共聚物
此类共聚物的特点是:没有硫化却有硫化橡胶的特性,蠕变性良好,与各种掺和材料都能相容,但其耐温性能、耐紫外光照射性能和耐烃化合物类溶剂性能较差。其包括:SBS(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物)、SIS(苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物)
热熔胶的适用范围
热熔胶所能粘接的材料一定会超出大部分人所以为的那样,因为热熔胶的适用行业基本上涵盖了我们日常生活穿衣住行各个方面。比如:
(1)我们所穿的衣服中就含有热熔胶:衬衫袖口、领口、衣门襟、皮衣外套等都需要使用热熔胶来做粘接;
(2)我们所穿的鞋子中含有热熔胶:无论是皮鞋、运动鞋、帆布鞋还是凉鞋、高跟鞋,都需要使用热熔胶作为复合胶粘剂;
(3)家装材料中也离不开热熔胶的身影:无缝墙布、窗帘布、餐桌布、家纺面料、木制家具材料、甚至是门,都需要热熔胶进行粘接复合;
(4)汽车作为我们日常出行的重要交通工具,对热熔胶的使用就更为广泛了:汽车内饰顶棚布、座椅套、地毯总成、阻尼隔音板、隔音棉等都离不开热熔胶复合。
热熔胶能粘接的材料类型远不止上述提到的这些,随着热熔胶生产技术的不断进步,它的适用范围还在不断的扩大!