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胶黏剂的种类繁多，但是总结起来，就是所有能起到机械锚合、吸附等作用的物质，都能起到黏合的作用，都能用作黏合剂。许多的黏合剂都能黏合多种材料，例如橡胶黏合剂可以黏合多种材料，环氧树脂胶黏剂除了非极性材料和聚乙烯以及聚四氟乙烯塑料外几乎可以黏合一切物质，俗称“万能胶”。但是在实际应用中要获得最佳粘接强度，还必须使胶黏剂与被粘物中所具有的物理作用力和化学作用力均能发挥到较为理想的程度。有许多因素影响着粘接强度。单位粘接面上承受的粘接力称为粘接强度。粘接强度的概念主要包括胶层的内聚强度和胶层与被粘面间的黏附强度，其大小与胶黏剂的组成、基料的结构与性质、被粘物的性能与表面状况及使用时的操作方式等因素有关。
合成胶黏剂的基料多为合成高分子化合物，从结构上看，合成高分子化合物可分为热塑性与热固性的，热塑性的又可分为晶态和非晶态的，不同的组成与结构对其物理力学性能影响很大。
（1）弱界面层 影响粘接作用形成并使粘接强度降低的表面层称为弱边界层，不仅聚合物表面存在，纤维、金属等表面也都存在着弱边界层。弱边界层来自胶黏剂、被粘物、环境或三者的任意组合。如果杂质集中在粘接界面附近，并与被粘物结合不牢，在胶黏剂和被粘物中都可能出现弱边界层。当发生破坏时，看起来是发生在胶黏剂和被粘物界面，但实际上是弱边界层的破坏。
（2）胶黏剂的黏度 胶黏剂对被粘物表面的浸润和黏附，实质上是两者相互作用，达到能量最低的结合，要使这些力发生作用，必须使两种物质的分子充分接近到间距小于5×10 -8 cm。在实际胶接时，由于固体表面都不是绝对平滑的，因此，胶黏剂因流动或变形而渗入被粘物表面的空隙内或细缝内，此时必须赶出缝隙内的空气，才能达到浸润目的。由此可见，胶黏剂的实际浸润与其黏度有密切关系。黏度小流动性好，从而有利于实际浸润。对于黏度较大的胶黏剂，就有必要进行加热、加压，以改善其浸润性。
（3）被粘物的表面处理 任何物质的表面都具有吸附性。为了得到最佳粘接效果，任何物质的表面都必须进行表面处理。被粘接材料表面的性质，对于粘接强度的影响极大。表面状态不佳，往往是造成粘接接头破坏的主要原因。凡是表面经过适当处理的金属，其粘接强度都有不同程度的提高，其中，尤以铝合金最为显著，其抗剪切强度可提高25%～70%。因此，如何处理好被粘物的表面是一个极其重要的问题。
（4）粘接件中的内应力 内应力有两个来源：一个是胶黏剂固化过程中由于体积收缩产生的收缩应力；另一个来源是胶黏剂和被粘物的热膨胀系数不同，在温度变化时产生热应力。粘接件中存在内应力将导致粘接强度大大下降，甚至会造成粘接自动破裂。单位截面上附加的力为应力，接头在未受到外力作用时内部所具有的应力为内应力。在胶层固化时因体积收缩而产生的内应力为收缩应力；胶层与被粘物之间由于膨胀系数不同，在温度变化时产生的应力为热应力。这是胶层内应力的两个主要来源，内应力具有永久性；热应力为暂时性的，在温度回原后随之消失。
粘接件的内应力与老化过程有着十分密切的关系。在热老化过程中，由于热氧的作用和挥发性物质的逸出，胶黏剂层进一步收缩。相反，在潮湿环境中胶黏剂的吸湿也会造成胶层膨胀。因此，在老化过程中粘接件的内应力也在不断地变化着。粘接件的内应力还可能加速老化的进程。已经证明，对于某些环氧胶黏剂和聚氨酯胶黏剂，相当于强度的3%的外加负荷能使粘接件的湿热老化大大加剧。因此，在制备粘接件时必须采取各种措施来降低内应力。
胶黏剂不管用什么方法固化，都难免发生一定的体积收缩。如果在失去流动性之后体积还没有达到平衡的数值，进一步固化就会产生内应力。溶液胶黏剂固体含量一般只有20%～60%，因此在固化过程中也伴随着严重的体积收缩。熔融聚苯乙烯冷却至室温体积收缩率为5%。而具有结晶性的聚乙烯从熔融状态冷却至室温体积收缩率高达14%。通过化学反应来固化的胶黏剂，体积收缩率分布在一个较宽的范围内。缩聚反应体积收缩很严重，因为缩聚时反应物分子中有一部分变成小分子副产物逸出。例如酚醛树脂固化时放出水分子，因此酚醛树脂固化过程中收缩率可能比环氧树脂大6～10倍。烯类单体或预聚体的双键发生加聚反应时，两个双键由范德华力结合变成共价键结合，原子间距离大大缩短，所以体积收缩率也比较大。例如不饱和聚酯固化过程中体积收缩率高达10%，比环氧树脂高1～4倍。开环聚合时，有一对原子由范德华力作用变成化学键结合，而另一对原子却由原来的化学键结合变成接近于范德华力作用。因此开环聚合时体积收缩比较小。环氧树脂固化过程中体积收缩率比较低，这是环氧胶黏剂能有很高的粘接强度的重要原因。必须注意，收缩应力的大小不是正比于整个固化过程的体积收缩率，而是正比于失去流动性之后进一步固化所发生的那部分体积收缩，因为处于自由流动的状态下内应力可以释放出来。
对于热固性胶黏剂来说，凝胶化之后分子运动受到了阻碍，特别是在玻璃化之后分子运动就更困难了。所以，凝胶化之后进一步的固化反应是造成收缩应力的主要原因。凝胶化理论表明反应物的官能度愈高，发生凝胶化时官能团的反应程度就愈低。因此，官能度很高的胶黏剂体系在固化之后将会产生较高的内应力。这可能是高官能度的环氧化酚醛树脂胶黏剂的粘接强度低于双酚A型环氧树脂胶黏剂的主要原因。
降低固化过程中的体积收缩率对于热固性树脂的许多应用部门都有十分重要的意义。降低收缩率通常采取下列各种办法。
①降低反应体系中官能团的浓度。因为总的体积收缩率正比于体系中参加反应的官能团的浓度，通过共聚或者提高预聚体的分子量等方法来降低反应体系中官能团的浓度，是降低收缩应力的有效措施。已经证明，双酚A型环氧树脂胶黏剂的粘接强度与树脂的分子量有关，抗剪强度随着分子量的增大而提高。
②加入高分子聚合物来增韧。要求高分子聚合物能溶于树脂的预聚体中，在固化过程中由于树脂分子量的增大能使高分子聚合物析出，相分离时所发生的体积膨胀可以抵消掉一部分体积收缩。例如在不饱和聚酯中加入聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇缩醛、聚酯等热塑性高分子能使固化收缩显著降低。
③加入无机填料。由于填料不参与化学反应，加入填料能使固化收缩按比例降低。加入无机填料还能降低热膨胀系数，提高弹性模量。因此，加入适量填料能使某些胶黏剂的强度显著提高，但是填料用量不宜太大。
收缩应力胶黏剂无论用什么方法固化，都会发生一定的体积收缩。而在胶黏剂失去流动性之后，体积还没有达到平衡数值时，进一步固化引起体积收缩就会产生内应力。
溶剂型胶黏剂在溶剂挥发使胶层失去变形能力时就会产生内应力。热熔胶黏剂的固化也伴随着严重的体积收缩。熔融聚苯乙烯冷却至室温时的体积收缩率为5%。通过化学反应固化的胶黏剂，体积收缩率分布在一个较宽的范围内。环氧树脂固化过程中，因开环聚合时原子间距离变化小而有较低的体积收缩率。不饱和聚酯树脂固化过程中因两个双键由范德华力结合转变为共价键结合，原子间距离缩短，产生较大的体积收缩，其体积收缩率达10%。按缩聚反应历程进行固化的一类高分子材料，如酚醛树脂，因固化时有低分子反应物逸出，所以有较大的体积收缩。
热应力高分子材料与金属、无机材料的热膨胀系数相差很大，见表2-4。
表2-4 常见材料的热膨胀系数
热膨胀系数不同的材料粘接在一起，温度变化会在界面中造成热应力。热应力的大小正比于温度的变化、胶黏剂与被粘物热膨胀系数的差别以及材料的弹性模量。在粘接两种热膨胀系数相差很大的材料时，热应力的影响尤其明显。当温度变化时就会在粘接界面产生热应力。热应力的大小与温度的变化、胶黏剂与被粘物热膨胀系数的差别以及材料的物理状态和弹性模量有关。为了避免热应力，粘接热膨胀系数相差甚大的材料一般选择比较低的固化温度，最好采用室温固化的胶黏剂。例如不锈钢与尼龙之间的粘接，如果采用高温固化的环氧胶黏剂只能得到很低的粘接强度，而采用室温固化的环氧-聚酰胺胶黏剂就能得到满意的粘接强度。
为了粘接热膨胀系数不能匹配的材料，使之在温度交变时不发生破裂，一般应采用模量低、延伸率高的胶黏剂，使热应力能通过胶黏剂的变形释放出来。在这种情况下提高胶层厚度有利于应力释放。现在已经有许多应力释放材料可供选择，例如室温熟化硅橡胶、聚硫橡胶、软聚氨酯等。硬铝与陶瓷的粘接，如果改用室温熟化硅橡胶就可以解决在温度交变时发生破裂的问题。
收缩应力和热应力一旦形成，即使还没能引起粘接接头本身的破坏，也必然要降低粘接强度。
在胶黏剂中加入增韧剂，借助其柔性链节的移动，可以降低其内应力；加入无机填料，可使固化收缩率和热膨胀系数下降。这些措施对降低这两种应力都是比较有效的。
胶黏剂固化时的相态变化、胶液组成、固化温度及粘接工件的使用时间变化等都将在接头中产生内应力。为了获得良好的粘接，应该设法消除或减少内应力，因为内应力可以抵消粘接力，降低粘接强度。在胶黏剂中适当加入易于产生蠕动或有助于基料分子产生蠕动的物料；采用程序升温方法固化胶层；设法使胶液在流动状态下完成大部分体积收缩；加入适当的填充料；选用与被粘物热膨胀性能相近的胶种等操作均有利于减少或消除内应力。
（5）胶层厚度 较厚的胶层易产生气泡、缺陷和早期断裂，因此应使胶层尽可能薄一些，以获得较高的粘接强度。另外，厚胶层在受热后的热膨胀在界面区所造成的热应力也较大，更容易引起接头破坏。因此，厚的胶层往往存在较多的缺陷，一般来说胶层厚度减少，粘接强度升高。当然，胶层过薄也会引起缺陷而降低粘接强度。不同的胶黏剂或同种胶黏剂使用目的不同，要求胶层厚度也不同，大多数合成胶黏剂以0.05～0.1mm为宜，无机胶黏剂以0.1～0.2mm为宜。
胶层厚度也与接头所承受的应力类型有关。单纯的拉伸、压缩或剪切，胶层越薄，强度越大。胶层厚时剥离强度会适当提高。对于冲击负荷，弹性模量小的胶黏剂，胶层厚则抗冲击强度高；而对弹性模量大的胶黏剂，冲击强度与胶层厚度无关。一般认为，胶层的厚度与粘接强度有密切关系。一般规律是，在保证不缺胶黏剂的情况下，粘接强度随胶层厚度的减少而增加。在实际工作中，用涂胶量以及固化时加压来保证一定的胶层厚度。
（6）使用时间 随着使用时间增长，常因基料的老化而降低粘接强度。胶层的老化与胶黏剂的物理化学变化，使用时的受力情况及使用环境有关。冬夏交替或频繁的热冷变更将引起接头中内应力不断地循环交变，使粘接强度迅速下降。环境温度对粘接强度的影响也很大，有可水解性基团的基料构成的胶黏剂可因基料的水解而破坏胶层；多极性基团基料组成的胶黏剂在使用过程中会因干湿交替而脱胶。另外，光、热、氧等也能造成胶层老化。因此，在制备胶黏剂时应选用耐老化的基料或加入抑制老化的助剂。
粘接体系在受力破坏时大多数呈现内聚破坏和混合破坏，胶黏剂的粘接强度在很大程度上取决于胶层的内聚力，而其内聚力是与基料的化学结构密切相关的。
（1）内聚能与内聚能密度 内聚能是为克服分子间作用力，把1mol液体或固体分子移到其分子间的引力范围之外所需要的能量，单位体积的内聚能称为内聚能密度（ CED ）。内聚能密度是评价高分子间作用力大小的一个物理量，主要反映基团间的相互作用。内聚能密度的概念不仅能够分析材料的粘接强度，更能分析有机高分子材料能否用作胶黏剂。测定内聚能密度的方法主要是最大溶胀比法和最大特性黏数法。一般来说，分子中所含基团的极性越大，分子间的作用力就越大，则相应的内聚能密度就越大；反之亦然。
CED =Δ E/V （式中Δ E 表示内聚能， V 表示摩尔体积）
CED 在300以下的聚合物，都是非极性聚合物，分子间的作用力主要是色散力，比较弱，分子链属于柔性链，具有高弹性，可用作橡胶，其中聚乙烯例外，它易于结晶而失去弹性，呈现出塑料特性； CED 在400以上的聚合物，由于分子链上有强的极性基团或者分子间能形成氢键，相互作用很强，因而有较好的力学强度和耐热性，并且易于结晶和取向，可成为优良的纤维材料； CED 在300～400之间的聚合物，分子间相互作用居中，适合于作塑料。
对于聚合物极性，一般认为，物质中每个原子由带正电的原子核及带负电的电子组成。原子在构成分子时，若正负电荷中心相互重合，分子的电性为中性即为非极性结构。如果正负电荷中心不重合（电子云偏转），则分子存在两电极（偶极），即为极性结构，分子偶极中的电荷 e 和两极之间距离 l 的乘积称为偶极矩。
当极性分子相互靠近时，同性电荷互相排斥，异性电荷互相吸引。故极性分子之间的作用力是带方向性的次价键结合力。对非极性分子来说，其次价键力没有方向性。
聚合物极性基团对粘接力影响的例子很多。吸附理论的倡导者们认为胶黏剂的极性越强，其粘接强度越大，这种观点仅适合于高表面能被粘物的粘接。对于低表面能被粘物来说，胶黏剂极性的增大往往导致粘接体系的湿润性变差而使粘接力下降。这是因为低表面能的材料多为非极性材料，它不易再与极性胶黏剂形成低能结合，故浸润不好（如同水不能在油面上铺展一样），故不能很好粘接。但如果采用化学表面处理，使非极性材料表面产生极性，就可以采用极性胶黏剂进行胶接，同样可获得较好的粘接强度。在聚合物的结构中，极性基团的强弱和多少，对胶黏剂的内聚强度和黏附强度均有较大的影响。例如，环氧树脂分子中的环氧基、羟基、醚键，丁腈橡胶中的氰基等，都是极性较强的基团。根据吸附作用原理，极性基团的相互作用，能够大大提高粘接强度。因此，含有较多极性基团的聚合物，如环氧树脂、酚醛树脂、丁腈橡胶、氯丁橡胶等，都常被用作胶黏剂的主体材料。
（2）分子量与分子量分布 聚合物的分子量对聚合物的一系列性能起着决定性的作用。对于用直链聚合物基料构成的胶黏剂，在发生内聚破坏的情况下，粘接强度随分子量升高而增大，升高到一定范围后逐渐趋向一个定值。在发生多种形式破坏时，分子量较低的一般发生内聚破坏，随分子量增加粘接强度增大，并趋向一个定值。当分子量增大到使胶层的内聚力与界面的粘接力相等时，开始发生混合破坏；分子量继续增大，胶液的润湿能力下降，粘接体系发生界面破坏而使粘接强度显著降低。也就是说，基料聚合物的分子量与胶层的内聚强度、胶液对被粘物表面的润湿性能密切相关，从而严重影响粘接体系的粘接强度与接头破坏类型。另外，从力学性能来说，分子量提高对韧性有利；平均分子量相同而分子量分布不同时，其粘接性能也有所不同。低聚物多，胶层倾向于内聚破坏。随高聚物比例增大，由于内聚强度增大，胶层逐渐转变为界面破坏，达到某一特定比例时可获得最大粘接强度。
由表2-5可以看出：当聚异丁烯分子量较小（7000）时，发生内聚破坏而剥离强度近似为零，说明聚异丁烯的分子量为7000时，几乎没有内聚强度。当聚异丁烯分子量增加到20000时，剥离强度急剧增加，并且破坏特征为内聚破坏和黏附破坏的混合状态，说明此时聚异丁烯的内聚强度和黏附强度适当，都表现出了较高的数值。聚异丁烯分子量继续增加到100000时，剥离强度反而降低，并且表现出黏附破坏的特征，说明聚异丁烯的分子量过大时，黏附强度下降。由此看出，选择适当的分子量，对于提高粘接强度有很大影响。
表2-5 聚异丁烯分子量的影响
胶黏剂聚合物平均分子量相同而分子量分布情况不同时，其粘接性能亦有所不同。例如，用聚合度为1535的聚乙烯醇缩丁醛（组分1）和聚合度为395的聚乙烯醇缩丁醛（组分2）混合制成的胶黏剂粘接硬铝时，两种组分的比例不同对剥离强度的影响见表2-6，可以看到，低聚物与少量高聚物混合时，胶层往往呈内聚破坏。当高聚物含量增加时，由于胶层内聚力的增加，转而成界面破坏。当高聚物与低聚物两组分按10∶90混合时得到最大的粘接强度。
表2-6 聚合物分布对粘接强度的影响
（3）主链结构 胶黏剂基料分子的主链结构主要决定胶层的刚柔性。主链全由单键组成的聚合物，由于分子链或链段运动较容易而柔性大，抗冲击强度好。含有芳环、芳杂环等不易内旋转的结构时，胶黏剂刚性大，粘接性能较差，但耐热性好。如果分子中既含有柔性结构，又含有刚性结构，又含有极性基团，则一定具有较好的综合物理力学性能。例如，环氧树脂的主链结构具备这些特点，因此它作胶黏剂基料时所制得的胶种具有很好的综合性能。
聚合物分子主键若全部由单键组成，由于每个键都能发生内旋转，因此，聚合物的柔性大。此外，单键的键长和键角增大，分子链内旋转作用变强，聚硅氧烷有很大的柔性就是此原因造成的；主链中如含有芳杂环结构，由于芳杂环不易内旋转，故此类聚合物如聚砜、聚苯醚、聚酰亚胺等的刚性都较大；含有孤立双键的大分子，虽然双键本身不能内旋转，但它使邻近单键的内旋转易于产生，如聚丁二烯的柔性大于聚乙烯等；含有共轭双键的聚合物，其分子没有内旋转作用，刚性大、耐热性好，但其粘接性能较差，聚苯、聚乙炔等属于此类聚合物。
（4）侧链结构 胶黏剂基料聚合物含有侧链的种类、体积、位置和数量等对胶层的性能有重大影响。基团的极性对分子间力影响极大，极性小，分子的柔性好；极性大，分子的刚性大。基团间距离越大，柔性越好。直链状的侧基在一定范围内链增长，分子的柔性大，具有内增塑作用。如果链太长则互相缠绕，不利于内旋转而使柔性与粘接力降低。
聚丙烯、聚氯乙烯及聚丙烯腈三种聚合物中，聚丙烯的侧基基团是甲基，属弱极性基团；聚氯乙烯的侧基基团是氯原子，属极性基团；聚丙烯腈的侧基（氰基）为强极性基团。三种聚合物柔性大小的顺序是：聚丙烯>聚氯乙烯>聚丙烯腈。
两个侧链基团在主链上的间隔距离越远，它们之间的作用力及空间位阻作用越小，分子内旋转作用的阻力也越小，聚氯丁二烯每四个碳原子有一个氯原子侧基，而聚氯乙烯每两个碳原子有一个氯原子侧基，故前者的柔性大于后者。
侧链基团体积大小也决定其位阻作用的大小。聚苯乙烯分子中，苯基的极性较小，但因为它体积大、位阻大，使聚苯乙烯具有较大的刚性。
侧链长短对聚合物的性能也有明显的影响。直链状的侧链，在一定范围内随其链长增大，位阻作用下降，聚合物的柔性增大。但如果侧链太长，有时会导致分子间的纠缠，反而不利于内旋转作用，而使聚合物的柔性及粘接性能降低。聚乙烯醇缩醛类、聚丙烯酸及甲基丙烯酸酯类聚合物等其侧链若含有10个碳原子，则具有较好的柔性和粘接性能。
侧链基团的位置也影响聚合物粘接性能。聚合物分子中同一个碳原子连接两个不同的取代基团会降低其分子链的柔性，如聚甲基丙烯酸甲酯的柔性低于聚丙烯酸甲酯。
（5）交联度 线型聚合物产生交联时原来链间的次价键力（分子间力）变成了化学键力，此时聚合物的各种性能都发生重大变化。在交联度不高的情况下，链段运动仍可进行，材料仍具有较高的柔性和耐热等性能。交联点增多，尤其是交联桥同时变短时，聚合物材料变硬发脆。也就是说交联度增大聚合物材料蠕变减少，模量提高，延伸率降低，润湿性变差等。由于粘接体系在胶液固化前就能完成扩散和润湿等过程，所以通过适当交联来提高胶层的内聚力可以大大提高粘接强度，这在以内聚破坏为主的粘接体系中更为重要。
一些专家认为，线型聚合物的内聚力，主要取决于分子间的作用力。因此，以线型聚合物为主要成分的胶黏剂，一般粘接强度不高，分子易于滑动，所以它可溶可熔，表现出耐热、耐溶剂性能很差。如果把线型结构交联成体型结构，则可显著地提高其内聚强度。通常情况下，内聚强度随交联密度的增加而增大。如果交联密度过大，间距太短，则聚合物的刚性过大，从而导致变硬、变脆，其强度反而下降。
胶黏剂聚合物的交联作用，一般包括以下几种不同的类型。
①在聚合物分子链上任意链段位置交联。如二烯类橡胶、硅橡胶、氟橡胶等在硫化剂存在下均可发生此种交联过程。这种交联作用形成的交联度取决于聚合物的主链结构、交联剂的种类及数量、交联工艺条件等。
②通过聚合物末端的官能基团进行交联。
③通过侧链官能基进行交联。
④某些嵌段共聚物，可通过加热呈塑性流动而后冷却，并通过次价键力形成类似于交联点的聚集点，从而增加聚合物的内聚力。这种方法有人称为物理交联。
（6）聚合物的聚集状态 有些线型聚合物可以处于部分结晶状态。这种结晶对粘接性能影响较大，尤是在玻璃化温度到熔点之间的温度范围内的影响更大，而液态聚合物的结晶在其玻璃化之前完成时效果才好。
一般来说，聚合物结晶度增大，其屈服应力、强度和模量及耐热性均提高，而伸长率、抗冲击性能却降低。高结晶度的聚合物往往较硬较脆，粘接性能不好。较大的球状结晶容易使胶层产生缺陷，常使力学性能降低；线型纤维状结晶却能使力学性能提高。线型聚合物在胶液中或在粘接前（如热熔胶）一般是非结晶状，在某些情况下设法使之在固化时产生一定量的结晶可以提高胶层的粘接强度及其他性能。例如，氯丁胶液固化时产生的结晶及热熔胶冷却时形成的微晶均能提高粘接强度。