粘附现象是胶粘剂与被粘固体表面的相互作用。在固体材料表面涂饰、印刷等工艺中，也存在着表面粘附现象。

　　一、表面张力与表面自由能

　　任何液体和固体，表面层的分子所受到的分子作用力总是与内部分子所受到的作用力不同。在内部，任何一个分子都受到周围分子的作用力，但合力为零，处于完全的平衡状态。但在表层的任一分子，仅受到表层以内邻近分子的作用力，表层以外气体相(空气或液体的蒸汽)分子间距离甚远，对表层分子的作用力可视为零。因此在材料表层，分子受到的是指向内部的表层以内分子作用的合力。正是由于这一原因，液体表面总存在着向内收缩以减小表面积的趋势，人们称之为表面张力。使液体表层以内分子进人表层，外力必须克服液体表层以内其它分子的作用而作功，这种功转化为进人表层的分子的位能，称为表面自由能。处于材料表层的分子，总是具有表面自由能。欲将液体表面扩大，外力所作的功与扩大的表面积成正比：

　　δ_W=γdA

　　式中δ_W—外力所作的功(J ) ;

　　dA—液体表面的增大值(m²);

　　γ—比例系数，即表面张力(N/m) 。

　　表面张力是液体、固体的固有特性，其大小随液体、固体的品种不同而异，但也与外部条件即表面温度、压力有关。在一个可逆过程中，体系的自由能变化可由下式表示:

　　dF=-SdT+Vdp+γdA

　　式中dF —自由能变化;

　　S—体系的熵;

　　V—体系的体积;

　　T, p—体系的温度和压力;

　　γdA—外界对体系或体系自身所作的功。

　　表面张力是在温度和压力不变的情况下单位表面积的自由能。

　　二、液体对固体的润湿

　　当将一滴液休滴到一个平直光清的固体表面上时，存在着固、液、气三相界面间的平衡体系:

　　γ_SV =γ_SL十γ_LVcosθ

　　式中γ_SV、γ_SL、γ_LV——分别是固体对液体的饱和蒸汽 、固体对液体、液体对液体的饱和蒸汽的界面张力;

　　θ——液体对固体表面的接触角。

　　式中，当γ_SV≥γ_SL+γ_LV 时,cosθ =1，θ= 0°,液体可对固体表面自由润湿并完全铺展。

　　当γ_SL十γLV>γ_SV>γ_LV时,cosθ>0,θ<90° ,液体可对固体表面润湿，但不能铺展。

　　当γ_SV<γ_SL时,cosθ <0，θ= 90°,液体只能对固体表面接触润湿，但不能铺展。

　　固体对空气的表面张力γs与式中固体对润湿液饱和蒸汽的界面张力的关系是:

　　γ_SV=γ_S一π_e　
　式中π_e——固体表面上吸附的液体蒸汽膜达到吸附平衡时的压力。

　　对低表面能固体，πe可忽路不计，对高表面能固体，则不可忽略。

　　液体的表面张力一般均是在液体及其蒸汽饱和环境下测得，即γ_SV，它与液体对空气的表面张力γL很接近，故一般用γ_SV代替γ_L值。

　　任何一个固体表面都不是绝对平直光借的，总是存在无数微观的凹凸不平现象。因此，固体表面的表观面积总是小于其真实表面积，固体表面愈粗糙，两者差别愈大，这必然会影响到液体对固体表面的接触角。固体表面宏观上的糙度系数定义为真实表面积与表观表面积之比，它与液体对固体的表观接触角及真实接触角的关系为:

　　R=cosθ′/osθ

　　式中θ′—表观接触角，即实测接触角;

　　θ—真实接触角。

　　实际存在的固体表面，R总是大于1,精细加工的固体表面R=1. 5~2.0。

　　上式表明，当θ<90°时，θ′<θ,表面愈粗糙愈有利于液体对固体表面的润湿与铺展;当θ>90°时，θ′>θ,表面愈粗糙愈不利于液体对固体的润湿。

　　三、塑料材料的表面粘附性

　　如前所述，表面张力是单位表面积的自由能，故又可称为比表面自由能。对于固体材料，一般都采用这一术语。不同固体的比表面自由能差别甚大。固体硬度愈大，熔点愈高，比表面自由能愈大。坚硬固体如金属、金属及某些其他元素的氧化物等，比表面自由能约在0.5~10J/m²之间，称为高能表面。有机固体，例如塑料材料较软、熔点低，比表面自由能一般在0.2J/m²以下,称为低能表面。一般的有机或无机液体，其比表面自由能(表面张力)比之高能固体表面的比表面自由能要小，与低能固体表面的比表面自由能接近。一种掖体能否很好地对一个固体表面润湿并自由铺展，决定于固体表面张力大于液体表面张力这一差值的大小。差值愈大，则液体愈能对固体表面润湿并自由铺展。因此，液体对上述高能固体表面的润湿性良好，对低能的有机固体材料，如塑料材料表面、其润湿性就不及对金属等高能表面。

　　固体表面张力难以直接测知，为说明一种固体被液体的润湿性，提出了固体的临界表面张力的概念。用同系列的许多液体对某一固体表面进行润湿试验，会发现每种液体的接触角余弦与液体的表面张力之间存在着直线关系。固体的临界表面张力γ_C就是可对该固休完全润湿。即接触角θ=0的液体的表面张力。可以测定一系列表面张力不同的液体对该固体的接触角，将cosθ对γ_L作图所得宜线外推至与cosθ=1的水平线交点所对应的表面张力，即该固体的临界表面张力γ_C的值。临界表面张力愈小，材料愈难以被液体润湿并铺展。

　　固体能被液体润湿是固体材料胶接的基础，欲使某胶粘剂对某固体材料产生良好的胶接效果，前提条件是胶粘剂必须对材料有良好的润湿性。对于某些低能表面的塑料材料，为达到胶接目的，常常需要采用化学侵蚀、表面放电、火焰处理或其他表面改性等方法，其主要目的之一是使它的比表面自由能有所提高。增加表面的润湿性能，与选用适宜的胶粘剂及胶接工艺相结合，最终达到良好胶接。