究竟是什么物理或化学过程使胶带具有粘性?

加入我们的科学爱好者社区!

Journal of Adhesion主编路易斯·H·夏普对这个看似简单实则复杂的问题提供了如下回复:

“对于这个问题,我能给出的最简单的答案是,压敏胶(聚合物)之所以‘发粘’或‘粘性强’,是因为它们本质上是非常高粘度的液体,同时还具有一些弹性特性——用技术术语来说,它们是‘粘弹性’的。这种特性意味着它们表现出液体的某些特性,因此它们会‘润湿’被压在其上的表面。但是,由于它们的弹性,它们会在受压时抵抗分离。因此,‘粘性’严格来说是一种物理(粘弹性)现象,而不是化学现象。”

本杰明·E·拉斯是加州大学圣地亚哥分校应用力学与工程科学系的助理研究员。他补充了一些细节


关于支持科学新闻事业

如果您喜欢这篇文章,请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻事业 订阅。通过购买订阅,您正在帮助确保未来能够继续讲述关于塑造我们当今世界的发现和思想的具有影响力的故事。


“胶带粘性的本质上有两个根本不同的组成部分:粘附力和内聚力。粘附力是两种不同材料之间的结合力,而内聚力是两种相似材料之间的结合力。当两种材料相互接触时,表面分子会相互作用,产生吸引力,这些吸引力可能是物理的、化学的或静电的(分别对应于吸附、共价键或范德华力)。当分子相似时,例如在两个‘胶分子’的情况下,内聚力使胶水自身粘在一起。当分子不相似时,例如在胶分子和基材分子(胶水粘附的表面)的情况下,粘附力将胶水固定在基材上。因此,胶带的‘粘性’是由胶材料分子自身粘附以及粘附在基材上的分子力的组合引起的。”

3M工业胶带和特种产品部门的研究人员提供了一些更全面的信息

“压敏胶和基材(它粘附的表面)之间没有化学键合或反应。压敏胶是一种粘性的、粘稠的、类似液体的材料,仅通过压力即可粘附到表面。为了良好地发挥作用,它应该对表面具有良好的粘附力,并具有良好的内聚力或内部强度。为了获得良好的粘附力,重要的是粘合剂可以容易地在表面上流动。流动的程度或自由度通常决定了粘附的强度。流动的程度取决于材料的表面能和粘合剂的表面能之间的差异。压敏胶倾向于在高表面能材料上流动,例如金属、玻璃和塑料,如丙烯酸、聚碳酸酯和尼龙。压敏胶在低表面能材料(如聚乙烯、聚丙烯和特氟龙)上不易流动。”

“粘附机制包括机械粘附和特定粘附。当粘合剂流入基材的纹理中时,就会发生机械粘附。特定粘附包括静电力、范德华力和粘合剂与基材之间发生的酸碱相互作用。在丙烯酸压敏胶的情况下,粘合强度通常会随着时间的推移而增加。这种不断增长的‘粘性’程度是由于粘合剂需要很长时间才能流动到表面纹理上和纹理中,以及粘合剂聚合物需要很长时间才能与表面对齐以产生相互作用。”

© . All rights reserved.