在尿布制造中,研究人员需要了解很多原理。粘接原理就是其中之一,即基材通过粘将基材连接在一起的过程称为粘接,主要包括表面润湿、粘合分子向基材表面的移动、扩散和渗透。对粘接影响的因素有很多,如基材与胶体之间的张力、表面自由能、官能团的性质、界面间的反应、粘接过程的工艺条件等。现有的粘接理论是从一个方面阐述的,不全面。
关键词:尿布
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根据吸附理论,粘接力的主要来源是两种材料接触时产生的分子间作用力,主要包括范德华力和氢键。粘合剂分子和基材表面分子的吸附过程包括扩散和吸附。扩散过程是液体粘合剂分子通过布朗运动扩散到基底表面,使粘合剂界面接近极性基底或链接;当粘合剂与基底分子之间的距离达到0.5~1nm时,界面分子之间的力会随着距离的缩小而增强,直到粘合剂完全固化。吸附理论的前提是两个界面需要密切接触才能完全湿润,但如果粘合剂极性过高,有时会导致不完全湿润,从而降低粘接强度。因此,为了获得良好的粘接效果,除了选择高极性增粘树脂外,还需要调整粘合剂的流动性,以达到更好的润湿效果。
如果两种不同的材料有能够发生化学反应的官能团,则在一定条件下接触会发生化学反应。化学反应理论认为,粘合剂与基材之间存在分子间力和化学键。由于化学键的存在,粘接强度大大提高。此外,化学键还能提高粘接接头的耐环境侵蚀性和耐老化性。然而,我们往往不可能在粘合剂和基材之间的接触点形成化学键,因此有时会添加偶联剂,使其与粘合剂和基材表面发生反应,以促进化学键的形成。
扩散理论认为,仅仅依靠粘合剂与基材之间的相互接触是不够的。要形成坚固的粘接接头,必须相互扩散。这种扩散作用是在胶粘剂和基材的界面之间交织进行的。扩散的结果导致界面的消失和过渡区的产生,从而使这两部分成为一体,形成良好的粘合。所以在热熔胶配方的设计时,我们很据基体树脂和增粘树脂的溶度参数来选择原料,使其有更好的相容性,更好的粘接性。
静电理论认为,粘接力主要来自双层静电。双层的形成是胶粘剂极性基团在基材表面的吸附和定向引起的,是胶粘剂和基材表面自由电子转移的结果。静电效应确实存在,但不是产生粘接力的必要条件,静电理论不是很全面,不普遍,不能解释温度、湿度等因素对粘接性能的影响。
机械互锁理论认为,粘合剂可以嵌入基材表面的凹凸或缝隙中,在界面之间产生与钩子相同的啮合力,即机械镶嵌,其本质是摩擦。但这种作用并不是粘接力的根本原因,而是增加粘接强度的一种方法。机械互锁理论并不普遍。在粘接多孔材料、织物等基材时,机械效果明显,但对一些坚实光滑的表面效果不明显。该理论不能解释表面电化学性能对粘接强度的影响。
在上述五种粘接理论中,控制尿布热熔胶粘接力大小的主要是物理吸附理论和机械互锁理论。尿布热熔胶在胶粘过程中并没有发生化学反应、扩散和静电作用,所以在设计配方时应首先考虑被粘材料即基材的性质,从物理吸附和机械互锁两方面设计来提高粘接性。
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