Przyczepność
W wykonaniu połączeń klejowych, fizyczne i chemiczne właściwości kleju są najważniejszymi czynnikami. Również ważne w określaniu, czy połączenie klejowe będzie działać odpowiednio są rodzaje adherend (to jest, elementy łączone – np. stop metalu, tworzywo sztuczne, materiał kompozytowy) oraz charakter obróbki wstępnej powierzchni lub podkładu. Te trzy czynniki – spoiwo, spoiwo i powierzchnia – mają wpływ na żywotność połączonej konstrukcji. Z kolei na zachowanie mechaniczne połączonej struktury wpływają szczegóły projektu połączenia oraz sposób, w jaki przyłożone obciążenia są przenoszone z jednego spoiwa na drugie.
Podstawą do utworzenia akceptowalnego połączenia klejowego jest zdolność kleju do zwilżania i rozprzestrzeniania się na łączonych powierzchniach. Uzyskanie takiego międzyfazowego kontaktu molekularnego jest koniecznym pierwszym krokiem w tworzeniu mocnych i stabilnych połączeń klejowych. Po uzyskaniu zwilżenia, w wyniku działania szeregu mechanizmów, na granicy faz powstają wewnętrzne siły adhezji. Dokładna natura tych mechanizmów jest przedmiotem badań fizycznych i chemicznych od co najmniej lat 60-tych, co zaowocowało powstaniem wielu teorii adhezji. Główny mechanizm adhezji jest wyjaśniony przez teorię adsorpcji, która mówi, że substancje przylegają do siebie głównie z powodu intymnego kontaktu międzycząsteczkowego. W połączeniach klejowych ten kontakt jest osiągany przez siły międzycząsteczkowe lub walencyjne wywierane przez cząsteczki w warstwach powierzchniowych kleju i spoiwa.
Oprócz adsorpcji, zaproponowano cztery inne mechanizmy adhezji. Pierwszy z nich, mechaniczna blokada, występuje, gdy klej wpływa do porów w powierzchni przylegającej lub wokół występów na powierzchni. Drugi mechanizm, interdyfuzja, powstaje, gdy ciekły klej rozpuszcza się i dyfunduje w materiałach łączonych. W trzecim mechanizmie, adsorpcji i reakcji powierzchniowej, wiązanie występuje, gdy cząsteczki kleju adsorbują się na powierzchni stałej i chemicznie reagują z nią. Ze względu na reakcję chemiczną, proces ten różni się w pewnym stopniu od prostej adsorpcji, opisanej powyżej, chociaż niektórzy badacze uważają, że reakcja chemiczna jest częścią całkowitego procesu adsorpcji, a nie oddzielnym mechanizmem adhezji. Wreszcie, teoria przyciągania elektronowego lub elektrostatycznego sugeruje, że siły elektrostatyczne powstają na granicy materiałów o różnej strukturze pasm elektronicznych. Ogólnie rzecz biorąc, więcej niż jeden z tych mechanizmów odgrywają rolę w osiągnięciu pożądanego poziomu adhezji dla różnych typów kleju i adherend.
W tworzeniu połączenia klejowego, strefa przejściowa powstaje w interfejsie między adherend i kleju. W tej strefie, zwanej interfazą, właściwości chemiczne i fizyczne kleju mogą znacznie różnić się od tych, które występują w częściach nie kontaktowych. Ogólnie uważa się, że skład międzyfazowy kontroluje trwałość i wytrzymałość połączenia klejowego i jest przede wszystkim odpowiedzialny za przenoszenie naprężeń z jednego spoiwa na drugie. Obszar międzyfazowy jest często miejscem ataku środowiska, co prowadzi do awarii połączenia.
Wytrzymałość połączeń klejowych jest zwykle określana za pomocą testów niszczących, które mierzą naprężenia ustanowione w punkcie lub linii pęknięcia elementu testowego. Stosowane są różne metody badawcze, w tym próby zdzierania, rozciągania, ścinania, rozszczepiania i próby zmęczeniowe. Badania te przeprowadza się w szerokim zakresie temperatur i w różnych warunkach środowiskowych. Alternatywną metodą charakterystyki połączenia klejowego jest określenie energii zużytej na rozszczepienie jednostkowej powierzchni międzyfazowej. Wnioski wynikające z takich obliczeń energetycznych są w zasadzie całkowicie równoważne z tymi, które wynikają z analizy naprężeń.
.