第六节

弱边界层理论

边界层主要是指液体、固体或气体紧密接触的部分，一般是指流经固体表面最接近固体的流体层。边界层对传热、传质和物体的动量均有特殊影响，但是它没有独立的相，在这一点上和界面是有一定的区别的。如果在边界层内存在有低强度区城，则称为弱边界层。在聚合物基体内部有时会出现弱边界层，形成弱边界层的原因主要有：一是聚合物在聚合过程中带入了杂质，受杂质的影响而出现弱边界层；其次是聚合物在聚合过程中部分分子质量相对较低的物质没有完全转化，受其影响而出现弱边界层；再者是聚合物在聚合过程中加入各种助剂的影响而出现弱边界层；最后是各种原料在储存及运输过程中不慎带入杂质，受其影响而出现弱边界层。

弱边界层对于胶粘物质的黏合是有危害的，胶结体系非常容易在弱边界层处引发破坏。因此，应当尽量避免在胶结体系中出现弱边界层。实际上，在胶结体系中的弱边界层不但可以避免，而且也是可以改造及消除的。界面作用机理一般是指在界面中发挥作用的微观机理，许多学者从不同的角度，提出了许多有价值的理论。虽然这些理论还存在较大争论，目前还没有一个公认的统一理论，但均能从不同的角度对其原理进行解释，目前界面作用机理仍在不断地发展与完善中。

粘结作用的弱边界层理论是Bikerman在 1961 年提出来的。Bikerman认为胶结体系由于加工工艺或体系结构上的原因，会出现各种各样的弱边界层。例如在黏合剂中那些不溶解于固化物中的组分由于分相而产生了弱边界层，以及存在于微区结构上的不均一性而产生弱边界层等。同时他还认为基于弱边界层的破坏发生在界面层的概率几乎为零。因为就破坏裂缝来说，它的传递有三种方式，即在界面层、被粘物基体中或胶体片基中传递，因此沿界面层传递的概率只有 1/3，破坏通过（n+1）个分子传递的概率则为（1/3 ⁿ ），所以破坏发生在界面的可能性几乎没有。

Bikerman的弱边界层的概念是正确的，但他解释破坏几乎不会发生在界面是错误的。正确的理解应该是粘接体系由于受加工工艺或体系结构上的因素影响，体系中不可避免地存在着这样或那样的弱边界层，破坏总是发生在弱边界层处，而这种弱边界层存在于界面的概率只有l/3。因此破坏发生在界面的概率较小，大部分发生在被粘物基体中。

弱边界层理论认为，当粘接破坏被认为是界面破坏时，实际上往往是胶体内聚破坏或弱边界层破坏。弱边界层来自胶粘剂、被粘物和环境，或三者之间任意组合。如果杂质集中在粘接界面附近，并且胶粘剂与被粘物结合不牢，在胶粘剂和被粘物内部都可出现弱边界层。当发生破坏时，尽管多数发生在胶粘剂和被粘物界面，但实际上是弱边界层的破坏。

聚乙烯与表面氧化的金属粘接便是弱边界层效应的实例，粘接后粘接层含有强度低的含氧杂质或低分子物质，使其界面存在弱边界层，所能承受的破坏应力很小。如果采用表面处理方法除去金属表面的低分子物或含氧杂质，则粘接强度将获得很大的提高。事实也已证明，聚乙烯与表面氧化的金属粘接，其界面上确实存在弱边界层，而致使粘接强度降低。 smLw0pGemPM3S7oFVt0gxqzU7fCGwdYKNPNT1KYGwkdO1BRbZ2g48MesTE3xJS71