影響膠粘劑粘接強度的化學因素主要是指分子的極性、分子量、分子形狀(側基多少及大小)、分子量分布、分子的結晶性、分子對環境的穩定性(轉變溫度和降解)以及膠粘劑和被粘物中其它組份的性質如PH值等。
1、極性
一般來說膠粘劑和被粘物分子的極性影響著粘接強度,但并不意味著這些分子極性的增加就一定會提高粘接強度。從極性的角度出發為了提高粘接強度,與其改變膠粘劑和被粘體全部分子的極性,還不如改變界面區表面的極性。例如聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯經等離子表面處理后,表面產生了許多極性基團,如羥基、羰基或羧基等,從而顯著地提高了可粘接性。
2、分子量
聚合物的分子量(或聚合度)直接影響著聚合物分子間的作用力,而分子間作用力的大小決定物質的熔點和沸點的高低,對于聚合物來說,則直接決定其玻璃化轉變溫度Tg和溶點Tm.,所以聚合物無論是作為膠粘劑或者作為被粘體,其分子量都會影響粘接強度。
一般說來,分子量和粘接強度的關系僅限于無支鏈線型聚合物的情況,包括兩種類型,第一種類型在分子量全范圍內均發生膠粘劑的內聚破壞,這時粘接強度隨分子量的增加而增加,但當分子量達到某一數值后則保持不變。第二種類型是由于分子量的不同,破壞部分亦不同,這時在小分子量范圍內發生內聚破壞。隨著分子量的增大,粘接強度增大;而當分子量達到某一數值后膠粘劑的內聚力同粘附力相等,則發生混合破壞;當分子量再進一步增大時,則內聚力超過粘附力,浸潤性不好,則發生界面破壞,結果使得膠粘劑為某一分子量時的粘接強度為最大值。
3、側鏈
長鏈分子上的側基是決定聚合物性質的重要因素,從分子間作用力考慮,聚合物支鏈的影響是,當支鏈小時,增加支鏈長度,降低分子間作用力,而當支鏈達到一定長度后,開始結晶,增加支鏈長度,提高分子間作用力,這應當是降低或提高粘接強度的原因。
4、PH值
對于某些膠粘劑,其PH值與膠粘劑的適用期,有較為密切的關系,從而影響到粘接強度和粘接壽命。一般強酸、強堿,特別是當酸堿對粘接材料有很大影響時,對粘接常是有害的,尤其是多孔的木材、紙張等纖維類材更容易受到影響。
由于像熱固性的酚醛樹脂和脲醛樹脂的固化過程受PH值的影響很大,常常要求酸度較大。例如固化時在酚醛樹脂中加入對甲苯磺酸或磷酸,在脲醛樹脂中加入氯化銨或鹽酸。因此,在不希望酸度大又要粘接的場合,選用中性的間苯酚甲醛樹脂是適宜的。而將木材表面預先用堿處理,一般可得到牢固的接頭,但還必須注意膠層的PH值,它對膠層比對被膠接表面的影響更大。
5、交聯
聚合物的內聚強度隨交聯密度的增加面增大,而當交聯密度過大時聚合物則變硬變脆,因而使聚合物耐沖擊強度降低,交聯聚合物的強度與交聯點數目和交聯分子的長度密切相關,隨著交聯點數目的增多,交聯間距的變短以及交聯分子長度的變短,交聯聚合物會變得又硬又脆。
6、溶劑和增塑劑
溶劑型膠粘劑的粘接強度當然要受膠層內殘留溶劑量的影響,溶劑量多時,雖浸潤性好,但由于膠粘劑內聚力變小,而使內聚強度降低,當膠粘劑聚合物之間的親合力大時,隨著溶劑的揮發粘接強度增大;而當兩者之間無親合力時,殘留一些溶劑時膠粘劑的粘附性卻較大,隨著溶劑的揮發,強度反而下降,例如聚醋酸乙烯不能粘接聚乙烯,但加入少量溶劑后則可粘接,顯然溶劑起了增加兩者間親合力的作用。
增塑劑和溶劑的作用類似,有時即便在粘不上的情況下,加入適當的增塑劑也可粘上。但是,增塑劑也將隨著時間的推移或是揮發,或是向表面滲出,在增塑劑減少的同時粘接強度也將不斷下降。相反,有時被粘物內的增塑劑也會滲移到膠層里,使膠粘劑軟化而失去內聚粘接強度,或增塑劑聚集在界面上而使粘接界面分離。