مادة لاصقة ، أي مادة قادرة على حمل المواد معًا بطريقة وظيفية عن طريق التعلق السطحي الذي يقاوم الانفصال. يشمل مصطلح "المادة اللاصقة" كمصطلح عام الاسمنت والصمغ والصمغ والمعجون - وهي المصطلحات التي غالبًا ما تستخدم بالتبادل لأي مادة عضوية تشكل رابطة لاصقة. يمكن أيضًا اعتبار المواد غير العضوية مثل الأسمنت البورتلاندي مواد لاصقة ، بمعنى أنها تحمل أشياء مثل الطوب والحزم معًا من خلال التعلق السطحي ، ولكن هذه المقالة تقتصر على مناقشة المواد اللاصقة العضوية ، الطبيعية والاصطناعية.
المواد اللاصقة الطبيعية معروفة منذ العصور القديمة. تصور المنحوتات المصرية التي يعود تاريخها إلى 3300 عام لصق قطعة رقيقة من القشرة بما يبدو وكأنه لوح من الجميز. يحتوي ورق البردي ، وهو نسيج غير منسوج مبكر ، على ألياف نباتات تشبه الريش مرتبطة مع عجينة الدقيق. تم استخدام البيتومين ، وملاعب الأشجار ، وشمع العسل كمواد مانعة للتسرب (طلاءات واقية) ومواد لاصقة في العصور القديمة والعصور الوسطى. تم ربط الورقة الذهبية للمخطوطات المضيئة بالورق بواسطة بياض البيض ، وتم ربط الأشياء الخشبية بالغراء من الأسماك والقرن والجبن. تم تطوير تقنية غراء الحيوانات والأسماك خلال القرن الثامن عشر ، وفي القرن التاسع عشر تم إدخال الأسمنت الذي يحتوي على المطاط والنيتروسليلوز. ومع ذلك ، انتظرت التطورات الحاسمة في تكنولوجيا المواد اللاصقة القرن العشرين ، حيث تم تحسين المواد اللاصقة الطبيعية وخرج العديد من المواد التركيبية من المختبر لتحل محل المواد اللاصقة الطبيعية في السوق. كان للنمو السريع لصناعة الطائرات والفضاء خلال النصف الثاني من القرن العشرين تأثير عميق على تكنولوجيا المواد اللاصقة. أدى الطلب على المواد اللاصقة التي تتمتع بدرجة عالية من القوة الهيكلية والمقاومة لكل من الإجهاد والظروف البيئية القاسية إلى تطوير مواد عالية الأداء ، والتي وجدت طريقها في نهاية المطاف إلى العديد من التطبيقات الصناعية والمحلية.
تبدأ هذه المقالة بشرح موجز لمبادئ الالتصاق ثم تنتقل إلى مراجعة الفئات الرئيسية من المواد اللاصقة الطبيعية والاصطناعية.
التصاق
في أداء المفاصل اللاصقة ، تعتبر الخصائص الفيزيائية والكيميائية للمادة اللاصقة من أهم العوامل. من المهم أيضًا في تحديد ما إذا كان المفصل اللاصق سيعمل بشكل ملائم أنواع الالتصاق (أي المكونات المرتبطة - على سبيل المثال ، سبيكة معدنية ، بلاستيك ، مادة مركبة) وطبيعة المعالجة السطحية أو التمهيدي. هذه العوامل الثلاثة - لاصقة ، ملتصقة ، وسطح - لها تأثير على عمر الخدمة للبنية الرابطة. يتأثر السلوك الميكانيكي للهيكل المستعبدين بدوره بتفاصيل تصميم المفصل والطريقة التي يتم بها نقل الأحمال المطبقة من ملتصق إلى آخر.
ضمنيًا في تكوين رابطة لاصقة مقبولة هي قدرة المادة اللاصقة على الرطب والانتشار على الأتباع المنضمين. إن الحصول على هذا الاتصال الجزيئي البيني هو خطوة أولى ضرورية في تشكيل مفاصل لاصقة قوية ومستقرة. بمجرد تحقيق الترطيب ، يتم إنشاء قوى لاصقة ذاتية عبر الواجهة من خلال عدد من الآليات. كانت الطبيعة الدقيقة لهذه الآليات موضوعًا للدراسة الفيزيائية والكيميائية منذ الستينيات على الأقل ، مما أدى إلى وجود عدد من نظريات الالتصاق. يتم شرح الآلية الرئيسية للالتصاق من خلال نظرية الامتزاز ، التي تنص على أن المواد تلتصق في المقام الأول بسبب الاتصال بين الجزيئات الحميمة. في المفاصل اللاصقة يتم تحقيق هذا الاتصال عن طريق الجزيئات أو قوى التكافؤ التي تمارسها الجزيئات في الطبقات السطحية من المادة اللاصقة والالتصاق.
بالإضافة إلى الامتزاز ، تم اقتراح أربع آليات أخرى للالتصاق. الأول ، التشابك الميكانيكي ، يحدث عندما يتدفق اللاصق إلى المسام في سطح الالتصاق أو حول الإسقاطات على السطح. والثاني ، التبادل ، ينتج عندما يذوب اللاصق السائل وينتشر إلى مواد ملتصقة. في الآلية الثالثة ، الامتزاز والتفاعل السطحي ، يحدث الترابط عندما تمتز الجزيئات اللاصقة على سطح صلب وتتفاعل معه كيميائيًا. بسبب التفاعل الكيميائي ، تختلف هذه العملية إلى حد ما عن الامتزاز البسيط ، الموصوف أعلاه ، على الرغم من أن بعض الباحثين يعتبرون التفاعل الكيميائي جزءًا من عملية الامتزاز الكلية وليس آلية التصاق منفصلة. وأخيرًا ، تقترح نظرية الجذب الإلكترونية أو الإلكتروستاتيكية أن القوى الكهروستاتيكية تتطور عند وصلة بين المواد ذات الهياكل الشريطية المختلفة. بشكل عام ، تلعب أكثر من واحدة من هذه الآليات دورًا في تحقيق مستوى الالتصاق المطلوب لأنواع مختلفة من المواد اللاصقة والالتصاق.
في تكوين رابطة لاصقة ، تنشأ منطقة انتقالية في الواجهة بين لاصقة لاصقة. في هذه المنطقة ، التي تسمى الطور البيني ، قد تختلف الخصائص الكيميائية والفيزيائية للمادة اللاصقة بشكل كبير عن تلك الموجودة في الأجزاء غير المتصلة. يعتقد بشكل عام أن تركيبة الطور البيني تتحكم في متانة وقوة المفصل اللاصق وهي مسؤولة في المقام الأول عن انتقال الإجهاد من ملتصق إلى آخر. غالبًا ما تكون منطقة الطور البيني موقعًا للهجوم البيئي ، مما يؤدي إلى فشل مشترك.
عادة ما يتم تحديد قوة الروابط اللاصقة عن طريق الاختبارات المدمرة ، والتي تقيس الضغوط التي يتم وضعها عند نقطة أو خط كسر قطعة الاختبار. يتم استخدام طرق اختبار مختلفة ، بما في ذلك اختبارات التقشير وقص اللفة الشد والانقسام والتعب. يتم إجراء هذه الاختبارات على نطاق واسع من درجات الحرارة وتحت ظروف بيئية مختلفة. طريقة بديلة لتوصيف المفصل اللاصق هي تحديد الطاقة المستهلكة في تشتيت مساحة وحدة الطور البيني. الاستنتاجات المستمدة من حسابات الطاقة هذه ، من حيث المبدأ ، معادلة تمامًا لتلك المستمدة من تحليل الإجهاد.
مواد لاصقة
تتكون جميع المواد اللاصقة الاصطناعية وبعض المواد اللاصقة الطبيعية تقريبًا من بوليمرات ، وهي جزيئات عملاقة ، أو جزيئات كبيرة الحجم ، تتكون عن طريق ربط الآلاف من الجزيئات الأبسط المعروفة باسم المونومرات. يمكن أن يحدث تكوين البوليمر (تفاعل كيميائي يعرف باسم البلمرة) أثناء خطوة "المعالجة" ، حيث تحدث البلمرة في وقت واحد مع تكوين الرابطة اللاصقة (كما هو الحال مع راتنجات الإيبوكسي و cyanoacrylates) ، أو قد يكون البوليمر تشكلت قبل تطبيق المادة كمادة لاصقة ، كما هو الحال مع اللدائن الحرارية بالحرارة مثل البوليمرات كتلة ستيرين - أيزوبرين - ستيرين. تنقل البوليمرات القوة والمرونة والقدرة على الانتشار والتفاعل على سطح الالتصاق - الخصائص المطلوبة لتشكيل مستويات التصاق مقبولة.
مواد لاصقة طبيعية
المواد اللاصقة الطبيعية هي في الأساس من أصل حيواني أو نباتي. على الرغم من انخفاض الطلب على المنتجات الطبيعية منذ منتصف القرن العشرين ، إلا أن بعضًا منها يستمر في استخدامه مع المنتجات الخشبية والورقية ، خاصة في الألواح المموجة ، والأظرف ، وملصقات الزجاجات ، وتجليد الكتب ، والكرتون ، والأثاث ، والأفلام والرقائق الرقائقية. بالإضافة إلى ذلك ، بسبب اللوائح البيئية المختلفة ، تحظى المواد اللاصقة الطبيعية المستمدة من الموارد المتجددة باهتمام متجدد. يتم وصف أهم المنتجات الطبيعية أدناه.
غراء الحيوانات
عادة ما يقتصر مصطلح غراء الحيوانات على الغراء المحضر من الكولاجين في الثدييات ، المكون الرئيسي للبروتين في الجلد والعظام والعضلات. عند معالجته بالأحماض أو القلويات أو الماء الساخن ، يصبح الكولاجين غير القابل للذوبان بشكل طبيعي قابل للذوبان ببطء. إذا كان البروتين الأصلي نقيًا وعملية التحويل خفيفة ، فإن المنتج عالي الوزن الجزيئي يسمى الجيلاتين ويمكن استخدامه للأغذية أو المنتجات الفوتوغرافية. عادة ما تكون المواد ذات الوزن الجزيئي المنخفض الناتجة عن معالجة أكثر قوة أقل نقاء وأغمق في اللون وتسمى الغراء الحيواني.
يستخدم الغراء الحيواني تقليديًا في ربط الخشب ، وتجليد الكتب ، وصناعة ورق الصنفرة ، والأشرطة الصمغية الثقيلة ، والتطبيقات المماثلة. على الرغم من ميزتها في اللزوجة الأولية العالية (اللزوجة) ، فقد تم تعديل الكثير من غراء الحيوانات أو استبداله بالكامل بمواد لاصقة اصطناعية.
غراء الكازين
يتكون هذا المنتج عن طريق إذابة الكازين ، وهو بروتين يتم الحصول عليه من الحليب ، في مذيب قلوي مائي. تؤثر درجة ونوع القلوي على سلوك المنتج. في الترابط الخشبي ، تتفوق غراء الكازين بشكل عام على غراء الحيوانات الحقيقي في مقاومة الرطوبة وخصائص الشيخوخة. يستخدم الكازين أيضًا لتحسين الخصائص الملتصقة للدهانات والطلاء.
غراء زلال الدم
الغراء من هذا النوع مصنوع من زلال المصل ، وهو مكون دم يمكن الحصول عليه إما من دم حيواني طازج أو مسحوق دم قابل للذوبان في الماء تمت إضافة الماء إليه. إضافة القلويات إلى مخاليط الماء الزلالي يحسن الخصائص اللاصقة. يتم استخدام كمية كبيرة من منتجات الغراء من الدم في صناعة الخشب الرقائقي.
النشا والدكسترين
يتم استخراج النشا والدكسترين من الذرة أو القمح أو البطاطس أو الأرز. وهي تشكل الأنواع الرئيسية من المواد اللاصقة النباتية القابلة للذوبان أو التشتت في الماء ويتم الحصول عليها من مصادر نباتية في جميع أنحاء العالم. تستخدم غراء النشا والدكسترين في الكرتون المضلع والتعبئة وكمواد لاصقة للجدران.
