膠水是怎麼粘住東西的？

01-06

2015-12-26

接著劑可以粘住東西，是由於本身的分子和欲連接物品的分子間形成鍵結，這種鍵結可以把分子牢牢地黏合在一起。接著劑定義為可使「兩界面」互相黏著之物質。接著過程，接著劑會經歷三個過程：液態（膠水）→濕潤（材質）→固態（膠合層）。這就是一般所謂的膠水固化 (setting) 過程。固化約有列三種方式：

1. 溶劑揮發方式：如溶劑溶液型膠水 (Solventsolution
type adhesive) 的溶劑揮發固化；

2. 聚合反應方式：環氧樹脂 (Epoxy)硬化劑對主劑的架橋 (Cross-linking) 反應固化；

3. 冷卻固化方式：熱可塑性 (thermoplastic) 高分子如熱熔膠 (Holt melt
adhesive) 的固化。

接著劑與被著物表面之間，藉由界面相互吸引和連接作用的力，稱為「接著力」。接著是一個複雜的物理、化學過程，故其來源是多方面的。主要可分為 1.化學鍵結力、2.分子間的作用力、 3.界面靜電引力及機械作用力。

1.
化學鍵結力

2. 分子間的作用力（其中配向力、誘發力及分散力三者合稱為范德華力
(van der Waals force)，屬於二次結合力）

3. 界面靜電引力及機械作用力

至於近代科學發展對接著現象提供了諸多的學說與解釋，最為著名的接著機制學說有下列四種：

1). 機械投錨說 (mechanical anchor theory)

2). 吸附理論說 (adsorption theory)：De Bruyne 及 McLaren 所提出

3). 靜電理論說 (electrostatic theory)：蘇俄
Deryaguin 提倡

4). 擴散理論說 (diffusion theory)：蘇俄 Voyutskii 提出

接著劑發展至今對工業發展及民生消費有著相當多的貢獻，用途廣泛居功厥偉，在不同工業、不同應用細項，有不同的接著劑，整理如表一。此外，被接著體的材質也需要不同的接著劑來配對才合適。

對了，網路有人說接著是「腐蝕」它要粘住的表面，這個說法不專業，這是一種稱為機械投錨（釘著）理論。從下圖應該很容易了解甚麼是機械投錨。基本上當膠水還在液態時會「滲入」材質表面的孔隙，固化後即如同錨或釘子將孔隙間予以勾（釘）住而產生接著力，其因類似釘子之作用所以也有人稱為釘著理論。

但總的來說，要做好接著不外要考慮到下列幾點：

1. 有良好的潤濕，液／固界面間才有良好吸引力的產生，

2. 接著劑表面張力要低於被著體的臨界表面張力，這樣才能充分潤濕及塗布，

3. WBL 弱界面層 (weak boundary layer) 須加移除或補強。

就是各種分子間作用力，中間還分很多種。

比如傳統的漿糊其實就是澱粉糊。澱粉是一種聚糖，含有很多羥基可以用於形成氫鍵，所以可以粘住紙張。而遇水又可以溶解。

膠水中的化學成分，在水性環境里。膠水中的高分子體（白膠中的醋酸乙烯是石油衍生物的一種）都是呈圓形粒子，一般粒子的半徑是在0.5～5μm之間。物體的粘接，就是靠膠水中的高分子體間的拉力來實現的。在膠水中，水就是中高分子體的載體，水載著高分子體慢慢地浸入到物體的組織內。當膠水中的水分消失後，膠水中的高分子體就依靠相互間的拉力，將兩個物體緊緊的結合在一起。在膠水的使用中，塗膠量過多就會使膠水中的高分子體相互擁擠在一起；高分子體間產生不了很好的拉力。高分子體相互擁擠，從而形成不了相互間最強的吸引力。同時，高分子體間的水分也不容易揮發掉。這就是為什麼在粘接過程中"膠膜越厚，膠水的氈接效力就越差的原因"。塗膠量過多，膠水大起到的是"填充作用"而不是粘接作用，物體間的粘接靠的不是膠水的粘結力，而是膠水的"內聚力"。

講的通俗易懂一些我的初中物理老師是這麼和我們說的分子與分子之間存在著相互的吸引力而膠水的特殊分子結構能一定程度上提升這種吸引力

而且這只是某一類膠水的固化原理，不是所有的膠水都『膠膜越厚強度越低』，100%固含量的膠水反而厚一點好。