固体表面分子和胶黏剂分子的静电吸引是通过分子之间的作用力来实现的。
它包括范德华力中的三种作用力和氢键结合作用力,不论何种场合其结果是物质相1的电荷场和物质相2的电荷场的相互作用,即物质相1的分子和物质相2的分子之间的吸引作用。
胶接是作为固体和固体的附着而存在的,作为构成胶接力的主要组成之一———静电吸引力是确实存在的。固体和固体、固体和液体、液体和液体相互之间无扩散(无自黏作用)而接触时,二者失去自己的表面自由能,界面张力小到接近于零而密切接触,此时二者相互作用形成一体处于稳定状态。并不是两个相的均一化变成一个相,而是两个相的相互作用,在两个相存在的同时,相互吸引使稳定程度增大而已。它和同一相中分子内聚能完全相似。这就是静电结合的状态。
有苏联学者曾在1949年根据胶膜从被粘物表面剥离时的放电现象,提出静电理论。观察的事实依据有:
①从一个表面剥离黏合薄膜实际消耗的功为而计算的剥离消耗功只需 界面上肯定不单纯是分子间次键价力的作用,还潜藏了其他的作用能;
②实际的剥离功依赖于剥离速度,但从理论上分析,使界面分离克服分子间力所需的功,是不应依赖于剥离速率的;
③在干燥的暗室里,使薄膜迅速剥离时,有撕裂的声音并伴随着闪光;
④用吸附理论还不能满意解释非极性聚合物和许多被粘物的剥离现象。
Skinner、 Savage 和 Rutzler则在1953年提出以双电层理论为依据的电子胶接机制。该理论认为,在胶接接头中存在双电层,胶接力主要来自双电层的静电引力。双电层是存在于不同相内的荷电粒子(电子或离子),因两相性质差异引起荷电粒子转移而形成的。有人从量子力学观点出发,认为胶接时,在金属和高聚物的紧密接触层上,表面能垒的高度和宽度变小,电子有可能在无外力作用下,穿过相界面而形成双电层。他们将双电层等效为电容器的极板。当胶黏剂从被粘物剥离时,两个表面间产生了电位差,并且随着被剥离距离的增大而增加。达到一定的极限时,便产生放电现象。此时,胶接功就等于电容器瞬时放电的能量。计算公式为式中:WA————胶接功;
Q————电荷的表面密度;
h————放电距离(相当于电容器的极板间距);
ε————介质的介电常数。
静电理论是以胶膜剥离时所耗能量与双电层模型计算的胶接功相符的事实为依据的。实验中,当胶接接头以极慢的速度剥离时,电荷可以从极板部分逸出,降低了电荷间的引力,减少了剥离时消耗的功;当快速剥离时,电荷没有足够的逸出,胶接功偏高。这就解释了黏附力与剥离速度有关的实验事实。
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