热熔胶是以黏料为主体材料(也称成膜材料),配合各种固化剂(交联剂)、增塑剂、增稠剂或稀释剂、填料以及其他助剂等配制而成。
粘接过程是一个复杂的物理、化学过程。粘接力的产生,不仅取决于热熔胶和被粘物表面的结构与状态,而且和粘接过程的工艺条件密切相关。研究粘接机理的目的在于揭露粘接现象的本质,探索粘接过程的规律,进而指导热熔胶及技术的开发和深人研究。
热熔胶与被粘物之间的界面相互作用的力称粘接力,粘接力的来源是多方面的,主要有以下几种。
1、化学键力
又称主价键力,存在于原子(或离子)之间,有离子键、共价键及金属键三种不同形式。离子键力是正离子和负离子之间的相互作用力,离子键力与正负离子所带电荷的乘积成正比,与正负离子之间距离的平方成反比。共价键力即两个原子之间通过共用电子对连接的作用力。每个电子对产生的共价键力为3X10-9〜4X10-9N,共价键能等于共价键力与形成共价键的两原子间距离的乘积。金属键力是金属正离子之间由于电子的自由运动而产生的连接力,与粘接过程关系不大。
热熔胶与被粘物之间如能引人化学键连接,其粘接强度将有显著提髙。在织物的粘接过程中,由于经常使用交联剂使热熔胶与被粘物之间形成化学键合而增大热熔胶粘接强度与胶层耐溶剂性能。例如.聚氨酯热熔胶粘橡胶、纤维等物质可能发生化学反应而增大粘接强度。
RH-iO=C=--N-R'—-RCONHR'
2、分子间力
又称次价键力,有取向力、诱导力、色散力(以上诸力合称范德瓦尔斯力)和氢键几种形式。
取向力即极性分子永久偶极之间产生的引力,与分子的偶极矩的平方成正比,与两分子距离的六次方成反比。分子的极性越大,分子之间距离越靠近,产生的取向力就越大;温度越高.分子的取向力越弱。
诱导力是分子同有偶极和诱导偶极之间的静电引力。极性分子和非极性分子相互靠近时,极性分子使非极性分子产生诱导偶极,极性分子之间,也能产生诱导偁极。诱导力与极性分子偶极矩的平方成正比,与被诱导分子的变形程度成正比,与两分子间距离的六次方成反比,与温度无关。
色散力是分子色散作用产生的引力。由于电子是处于不断运动之中,正负电荷中心瞬问的不重合作用(色散作用)产生的瞬时偶极诱导邻近分子产生瞬时诱导偶极,这种偶极间形成的作用力称色散力。低分子物质的色散力较弱,色散力与分子间距离的六次方成反比,与环境温度无关。因色散作用具有加和性,故高分子物质的色散力相当可现。非极性高分子物质中,色散力占全部分子作用力的80%—100%.
当氢原子与电负性大的原子X形成共价化合物HX时,HX分子中的氢原子吸引邻近另一个HX分子中的X原子而形成氢键。
X原子的电负性越大氢键越大,X原子的半径越小氢键越大。纤维素、聚丙烯腈、聚酰胺、蛋由质、聚乙烯醇等高分子物质都能产生氢键作用。氢键有饱和性和方向性,比主价键力小得多,但大于范德瓦尔斯力。
3、界面静电引力
当金属与非金属材料(如高分子热熔胶)密切接触时,金属容易失去电子,非金属容易得到电子,故电子可从金属移向非金属,使界面两侧产生接触电势,并形成双电层而产生静电引力。
除了金属与非金属相互接触能够形成双电层外,对于带负电荷的纺织物纤维用胶乳做粘接剂时,利用这种界面静电引力,使胶乳带正电确实能增强粘接效果。
4、机械作用力
从物理化学的观点看,机械作用并不是产生粘接力的因素,而是增加粘接效果的一种方法。热熔胶充满被粘物表面的缝隙或凹凸之处,热熔胶固化后在界面区产生了啮合力。机械连接力的本质是摩擦力,在粘接织物等多孔材料时是很重要的。
在各种产生粘接力的因素中,只有分子间作用力普遍存在于所有粘接体系,其他作用仅在特殊情况下成为粘接力的来源。