粘结强度是表征材料内部结合能力的关键力学指标，其物理本质来源于分子间作用力。根据破坏形式可分为剪切强度、拉伸强度等七类力学性能，其中剪切强度和剥离强度被列为静态力学核心指标。该强度受胶黏剂结构特性（如高分子量、高交联密度和极性基团数量）与被粘物表面状态（如表面粗糙度、极性程度及工艺参数）双重因素影响。理论研究揭示，分子间距小于5埃时产生的范德华力和氢键作用是形成粘结强度的部分机制 [1]。
- 定 义
- 单位面积承受的破坏应力
- 分 类
- 7种力学性能指标
- 影响因素
- 交联密度、表面粗糙度
- 测试方法
- 破坏性力学实验
- 核心机制
- 分子间次价力作用
- 理论提出
- 2016年提出分子作用机理 [1]
定义与作用机理
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粘结强度指粘接体系在单位面积上承受破坏所需的最大应力，其实质是通过分子间作用力实现物质内聚结合。根据吸附理论，当物质分子间距小于5埃时，原子间主价力与分子间次价力共同作用形成稳定粘结体系 [1]。
分子作用机制包含三种形式：
- 范德华力：通过电子云偏移产生瞬时偶极矩相互作用，是粘结强度的重要组成部分 [1]
- 氢键作用：极性分子中电负性原子与氢原子间的定向吸引力，可形成稳定体系 [1]
- 机械嵌合效应：胶黏剂渗透至基材微孔形成的物理锚定结构 [1]
力学分类体系
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静态力学性能包含：
- 剪切强度：分为拉伸剪切与压缩剪切
- 剥离强度：按界面形变特征划分为L型（线接触）、U型（面接触）和T型（三维接触）三类
动态力学指标涵盖：
- 冲击强度：包含弯曲冲击和压缩剪切冲击
- 持久强度：通过10000小时持续加载试验获取的强度衰减曲线 [1]
关键影响因素
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材料因素：
- 高分子量（>10^5Da）树脂通过链缠结增强内聚力 [1]
- 极性基团密度：每增加1mmol/g环氧基团，拉伸强度提升15MPa
- 交联程度：三维交联密度达到70%时剪切强度出现显著变化
工艺参数：
- 胶层厚度：最佳厚度区间为0.1-0.3mm，过厚导致应力集中系数增加
- 表面粗糙度：Ra值在3.2-12.5μm时机械嵌合效应最显著
强度测试规范
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标准测试方法包括：
- 拉伸剪切试验（GB/T 7124）：使用万能试验机以5mm/min速率加载
- 90°剥离试验（ASTM D903）：采用180mm/min剥离速度记录峰值载荷
- 蠕变测试（ISO 15109）：在额定载荷下持续1000小时测量形变量
测试数据需满足：
- 每组试样不少于5个有效数据
- 离散系数控制在15%以内
- 环境温度维持23±2℃（依据ISO 291标准）
与粘结力的区别
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粘结力属于理论层面的分子作用范畴，包含：
- 化学键力：占比小于5%的总结合力 [1]
- 分子间力：范德华力与氢键构成主要贡献 [1]
- 分子间作用力：同种物质分子之间存在范德华力等相互作用 [1]
而粘结强度是通过破坏试验获得的工程参数，具有明确的量纲（MPa）和可重复性。实验数据显示，两者间存在0.7-0.9的线性相关性系数，但受界面缺陷影响可能出现显著偏差。
工程应用领域
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在航空航天领域，环氧基胶黏剂的剪切强度需达到25MPa以上（波音BMS 5-129标准）。汽车工业中，结构胶的冲击强度要求不低于15kJ/m2（GM 6397M规范）。电子封装材料需满足85℃/85%RH条件下持久强度保持率>80%（JEDEC标准）。
