膠水為什麼能粘住東西？

01-05

膠水為什麼能黏住東西，如果是因為絕對平滑的原因，那為什麼當兩邊物體重量較大後，就無法繼續黏合了

膠水為什麼能黏住東西？

沒想到幾個月前的回答突然被推薦了，回顧了一下，寫得有些過於膚淺了，此處結合評論補充點：

A、原來的回答中並未涉及膠接理論，實際上目前膠黏劑在粘合的本質並不清晰，由此產生了很多理論：包括吸附理論、擴散理論等，但不管什麼理論，對於粘合力來源於分子間作用力的認知基本是統一的（靜電理論認為來源於靜電，但經過測量，靜電力在粘合力的貢獻度遠小於10%，不過可以用來解釋暗室中粘合劑剝離發光的現象）；分子間作用力包括但不僅限於范德華力，還包括分子間纏繞的摩擦力，這是高分子特有的現象；

B、關於水泥固化的問題。原回答中提到麵糊與水泥固化用水增加流動性的案例，這一部分有些不全面，因為麵糊與水泥都會與水產生化學反應，麵糊通過糊化和水解產生足夠的羥基，而水泥與水反應形成硅氧鍵的交聯，所以水的作用不僅是增加流動性，或者應該說水在其中參與化學反應並固化的作用比流動性更大，我的例子舉得不夠恰當，非常感謝 @3A186FBB804AAC62 的點評；

C、壓敏膠之所以感覺什麼都粘，跟流動性與表面張力有關；通常壓敏膠都是選擇流動性比較好的材料，所以可以在粘結的過程中確保比較大的接觸面，同時表面張力一般適中，對各類材料的浸潤性比較好；像n次貼上的那個光滑材料，通常都是硅助劑處理過，表面能極低，所以即便是壓敏膠一般也粘不上，術語稱呼這類助劑叫離型劑。

D、鎖扣模型是近來超分子化學研究的領域，但是讓分子形成拓撲結構並自行上鎖並不那麼容易，好比在納米級別穿針引線，目前利用的自組裝原理也是五花八門，各顯神通；我個人目前並沒有見過這類原理的實際產品，原回答寫得有些樂觀了，但據我了解，有些實驗室已經開發出此類模型的產品；評論中說的磁性粘合劑個人不覺得會有太光明的應用前景，發文章應該還行。

===========以下是原回答=============

首先膠水在化學中的學名是粘合劑（黏合劑），這個範疇遠比膠水的範疇大得多。

維基百科中粘合劑的詞條關於「為什麼」的話題沒有系統表述，這裡碼字說明一下：

大的方向，粘合劑分為兩種，一種是需要固化的，另一種則不需要固化，也就是所謂的不幹膠、壓敏膠。這裡固化是指粘合中的一個過程，很多固化過程並非從液體到固體的轉變，需要注意。

1、題主提到了平滑表面，很早以前就有人發現平滑表面的兩個物體會有粘合的現象，例如兩塊超平玻璃板，這就是分子間作用力在起作用，平滑表面可以使兩個物體的接觸面積增大。我們肉眼看到的平滑在微觀條件下仍然是凹凸不平的，所以實際兩個物體接觸時的接觸面很小，但如果表面有一層水，比如桌上有一層很薄的水，然後你會發現，茶杯好像可以被吸住，這就是因為水可以分布到那些肉眼看不到的凹槽中，茶杯與桌子的接觸面積大了，同時就是大氣壓在起作用。如何排除大氣壓的影響呢，取兩片有一定彈性的硬質PET塑料片，粘上水之後，自上而下水平分離，內外層大氣壓相同，這時可以看到兩片塑料呈Y型分離而不是V型分離，這個使塑料片形變的應力就來自於分子間作用力，而此時的水就是粘合劑。因此，這一條是說，粘合劑的粘合力來自於分子間作用力。

2、水作為粘合劑顯然不夠火候，直接的問題是水會揮發，乾燥之後就沒了，而且水分子間的作用力太弱，很容易撕開，所以，如果把水凍成冰是不是就會好些？沒錯，將兩個物體間的水凍成冰之後，人們發現兩個物體可以很牢固地粘在一起，比如家裡冰箱冷凍室里常常出現的景象，還有當人們用舌頭去舔零下三十度的鐵管時，舌頭上的口水瞬間凝固，舌頭就粘到鐵管上了。這時，固化之後的水便是很不錯的粘合劑，從分類的角度來說，這還是一種熱熔膠，也就是高溫熔化低溫固化的膠，只是使用溫度需在0度以下。除了水之外，錫焊、鐵焊都是這是這個原理，當然一般意義上的熱熔膠比這些要高大上多了。這一條說的是，粘合劑為什麼要固化。

3、水的分子間作用力還不到位，儘管有氫鍵還比較強勁，但分子作用力畢竟是與分子量呈正相關的，所以如果用高分子來做粘合劑顯然更合適，而且最好是帶有分子間氫鍵的高分子，加強作用力。古人搞不到那麼多高分子，能夠獲取的主要就是澱粉和蛋白質，於是可以看到傳統的粘合劑主要就是麵糊、糯米汁、牡蠣汁等。還有一種傳統的高分子是無機硅酸鹽，粘土加石灰就可以蓋房子了，這一支後來發展出了水泥。粘合劑成為一門學科則是在高分子化學發展起來之後，包括橡膠類、PVA聚乙烯醇、EVA乙烯-醋酸乙烯酯、PU聚氨酯等等大量材料都可以用作粘合劑，優異的粘合劑大多具備氫鍵或極性鍵。這一條說的是粘合劑都是些什麼物質，為什麼粘合劑偏愛高分子。

4、然後要說的問題是怎麼固化。a）上面提到把水凍成冰的方式，這樣的固化方式就是熱熔膠的原理，但熱熔膠的種類並不多，因為能夠在不太高的溫度下呈現流動性的高分子材料很少，主要就是SBS、SIS、SEBS這些嵌段高分子。b）於是五花八門的固化方式出現了，最多的是溶劑法，把膠用溶劑給化成液態（其實準確地說是具備了流動性），這種方式很普遍，比如麵糊和水泥就是用水這麼做的，水幹了，膠也就固化了，當然這時的麵糊和水泥不過只是在水中部分溶解，類似於乳液狀態，更多的還是用的甲苯、環己烷之類的，沒錯，很多傢具、服裝里都用的那種。c）這個方法很快就被人發現不太好，因為溶液的濃度一般低於20%，需要大量溶劑，浪費資源污染環境不說，固化的過程很慢，耗能也多，因此需要想方設法提高固體含量，於是乳液型膠開始大行其道，乳液中的水不是溶劑而是分散劑，不過很多人分不清乳液和溶液，這裡不多說原理了，總之這種膠固化會快很多，目前量產的有效成分最多可以到60%，EVA乳、天膠很多都是這樣的固化方式。d）就不能不用溶劑或分散劑么？當然可以，問題是解決純膠怎麼固化，一種方式是選用具有蠕變性能的膠例如天膠，沒錯，純的天膠就可以做粘合劑，它是固體，但卻具有蠕變性（可以理解為固態的流動性），這種不用固化的膠往往用於壓敏膠，後面再說；更多的膠用的是加固化劑的方式，就是本身是液態，加入一些反應性的物質，這種固化方式又常被稱為硫化，不少雙組份膠都是這個原理，少數單組份膠也是這個原理，多數利用的是與水或二氧化碳發生反應。e）比較另類的502在這裡出現了，它的固化方式是聚合，擠出來的時候它是單體，可是它遇到空氣可以快速聚合，f）更時尚的固化方式是UV光固化和粒子固化，就是用電磁波或者粒子促進其發生反應。總之，固化方式有很多種，將來或許還有更多。

5、是不是所有的膠都是利用的分子間作用力？目前看不全是，一種方案是定製出鎖扣模式，粘合的兩個表面生長出的分子鏈像鏈條一樣扣起來，這是利用的物理作用，但是拉斷卻需要破壞化學鍵，其強度比一般膠強一個數量級；還有一種方式是兩個表面發生化學反應，形成化學鍵，破壞時也是需要破壞化學鍵，所以，要想強度大，還得是依靠更強的化學鍵。

6、最後就是說壓敏膠了，過去曾被稱為不幹膠。壓敏膠是日常生活中極為常見的膠，膠帶、貼紙，一般那種粘上還需要揭開的場合都需要用壓敏膠。壓敏膠的重要原理是不需要固化，而重要的表觀現象是粘住很容易，揭開費點力，什麼意思呢，就是粘上時可能只需要施加1牛的力，而揭開時可能就需要10牛的力，要破壞膠層之間的作用力最好達到20牛，否則揭開時膠流的到處都是（不少劣質膠帶就這樣），而破壞物體的力可能需要100牛，這些在化學上有著確切的術語，這裡不就多說了。

這學期正好有膠黏劑這門課，關於膠接理論，有許多種說法，主要的有「機械理論」「吸附理論」「擴散理論」「靜電理論」「化學鍵理論」，誒～這麼多聽著都亂亂噠，不慌，一種一種看看吧～

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1.機械理論：膠黏劑滲入被粘物的凹陷處、縫隙空隙內，固化產生錨合、鉤合、楔合等作用，使被粘物膠接在一起。

這種理論不能解釋非多孔性材料如玻璃金屬的膠接，不能解釋化學變化對膠接的影響。

2.吸附理論：膠黏劑分子通過布朗運動向被粘物表面移動，使二者的極性分子基團和鏈段靠近，產生分子間力，形成粘接。

這種理論不能解釋內聚破壞；不能解釋膠接強度與剝離速度有關；不能解釋非極性材料膠接。

3.擴散理論：膠黏劑和被粘物分子相互擴散，大分子相互纏繞交織或在界面互溶，導致界面消失過渡區產生固化後形成牢固膠合。

這種理論不能解釋不同種材料的膠接、不相溶的材料的膠接。

4.靜電理論：膠黏劑與被粘物接觸的界面上形成雙電層，靜電吸引產生膠接力。

這種理論不好解釋性能相近相同聚合物的膠接，不能解釋溫度等因素對膠接強度得影響；事實上靜電力的理論值要比實際膠接力小很多很多。

5.化學鍵理論：膠黏劑分子與被粘物表面通過化學反應形成化學鍵。

這種理論不能解釋不發生化學反應的膠接現象。

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呼～終於把這五種主要的理論數完了，然後我們發現，沒有一種理論可以單獨解釋完所有的膠接現象，至少目前不能，其實這是因為膠接本身就是多重作用力共同努力的結果，只是在不同的膠接情況下起主導作用的不同而已。探索膠黏劑膠接的原理，從以上幾個方面綜合分析就可以得到相對全面的答案咯。

https://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%BB%8F%E5%90%88%E5%89%82 其實這類問題只要百科裡搜索一下就好了

范德華力

第一，膠水還是液體的時候，對基材有很好的潤濕性，膠水與基材之間分組間隙小，存在范德華力。

第二，膠水固化後膠層內部存在內聚力，賦予了粘結強度。

像502裡面有α－氰基丙烯酸乙酯，可以加大沾粘性

我能說是分子動理論嗎？別拍我，真的是物理學過的呀

裡面的成分。。。。

一個物體的平面，是粗糙得，當你用膠水填滿粗糙得面，然後凝固。

你懂我的意思嗎。

這是最簡單的解釋。

類似於夾心餅乾。

我們膠黏劑老師說，現在對膠黏劑的膠黏機理，科學界迄今為止沒有得出結論。現在主流好像有四五種理論，像什麼膠釘理論之類的，不過各自都有理論缺陷，沒有辦法完美解釋膠接原理。。。

作為一名文科生，我只能想到——因為它屬犬，黏。