影响胶粘剂粘接强度的化学因素主要是指分子的极性、分子量、分子形状(侧基多少及大小)、分子量分布、分子的结晶性、分子对环境的稳定性(转变温度和降解)以及胶粘剂和被粘物中其它组份的性质如PH值等。
1、极性
一般来说胶粘剂和被粘物分子的极性影响着粘接强度,但并不意味着这些分子极性的增加就一定会提高粘接强度。从极性的角度出发为了提高粘接强度,与其改变胶粘剂和被粘体全部分子的极性,还不如改变界面区表面的极性。例如聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯经等离子表面处理后,表面产生了许多极性基团,如羟基、羰基或羧基等,从而显著地提高了可粘接性。
2、分子量
聚合物的分子量(或聚合度)直接影响着聚合物分子间的作用力,而分子间作用力的大小决定物质的熔点和沸点的高低,对于聚合物来说,则直接决定其玻璃化转变温度Tg和溶点Tm.,所以聚合物无论是作为胶粘剂或者作为被粘体,其分子量都会影响粘接强度。
一般说来,分子量和粘接强度的关系仅限于无支链线型聚合物的情况,包括两种类型,第一种类型在分子量全范围内均发生胶粘剂的内聚破坏,这时粘接强度随分子量的增加而增加,但当分子量达到某一数值后则保持不变。第二种类型是由于分子量的不同,破坏部分亦不同,这时在小分子量范围内发生内聚破坏。随着分子量的增大,粘接强度增大;而当分子量达到某一数值后胶粘剂的内聚力同粘附力相等,则发生混合破坏;当分子量再进一步增大时,则内聚力超过粘附力,浸润性不好,则发生界面破坏,结果使得胶粘剂为某一分子量时的粘接强度为最大值。
3、侧链
长链分子上的侧基是决定聚合物性质的重要因素,从分子间作用力考虑,聚合物支链的影响是,当支链小时,增加支链长度,降低分子间作用力,而当支链达到一定长度后,开始结晶,增加支链长度,提高分子间作用力,这应当是降低或提高粘接强度的原因。
4、PH值
对于某些胶粘剂,其PH值与胶粘剂的适用期,有较为密切的关系,从而影响到粘接强度和粘接寿命。一般强酸、强碱,特别是当酸碱对粘接材料有很大影响时,对粘接常是有害的,尤其是多孔的木材、纸张等纤维类材更容易受到影响。
由于像热固性的酚醛树脂和脲醛树脂的固化过程受PH值的影响很大,常常要求酸度较大。例如固化时在酚醛树脂中加入对甲苯磺酸或磷酸,在脲醛树脂中加入氯化铵或盐酸。因此,在不希望酸度大又要粘接的场合,选用中性的间苯酚甲醛树脂是适宜的。而将木材表面预先用碱处理,一般可得到牢固的接头,但还必须注意胶层的PH值,它对胶层比对被胶接表面的影响更大。
5、交联
聚合物的内聚强度随交联密度的增加面增大,而当交联密度过大时聚合物则变硬变脆,因而使聚合物耐冲击强度降低,交联聚合物的强度与交联点数目和交联分子的长度密切相关,随着交联点数目的增多,交联间距的变短以及交联分子长度的变短,交联聚合物会变得又硬又脆。
6、溶剂和增塑剂
溶剂型胶粘剂的粘接强度当然要受胶层内残留溶剂量的影响,溶剂量多时,虽浸润性好,但由于胶粘剂内聚力变小,而使内聚强度降低,当胶粘剂聚合物之间的亲合力大时,随着溶剂的挥发粘接强度增大;而当两者之间无亲合力时,残留一些溶剂时胶粘剂的粘附性却较大,随着溶剂的挥发,强度反而下降,例如聚醋酸乙烯不能粘接聚乙烯,但加入少量溶剂后则可粘接,显然溶剂起了增加两者间亲合力的作用。
增塑剂和溶剂的作用类似,有时即便在粘不上的情况下,加入适当的增塑剂也可粘上。但是,增塑剂也将随着时间的推移或是挥发,或是向表面渗出,在增塑剂减少的同时粘接强度也将不断下降。相反,有时被粘物内的增塑剂也会渗移到胶层里,使胶粘剂软化而失去内聚粘接强度,或增塑剂聚集在界面上而使粘接界面分离。