隨著世界木材資源的日益匱乏，合理有效地利用木材和竹材資源顯得越來越重要，粘接木材和竹材是增加其使用範圍提高其價值的重要方法。為此研究木材和竹材的粘接效能和粘接技術，對於開發木質和竹質粘接材料具有重要的理論價值和現實意義。
兩種相同或不同的材料a、b用介於兩者之間的第三種材料c來結合成一體的現象和操作稱為粘接。材料a、b稱為被粘接材，材料c就稱為膠黏劑。
1.1 膠合強度的產生
國內外學者把木材粘接時膠合強度的形成過程分為以下5個步驟：流動、傳遞、滲透、潤濕和固化。
（1）流動
流動指的是液體膠黏劑在基材外部表面的鋪展，膠黏劑只有流動才能填滿被粘接面的空隙，膠黏劑的流動性與塗膠時間、操作溫度、膠黏劑的組分以及樹脂分子量等因素有關。
（2）傳遞
傳遞是指木材元件塗膠裝配時導致的液體膠黏劑向相鄰層木材表面的轉移。
（3）滲透
滲透指的是由於在壓力的作用下，膠黏劑依靠毛細管作用而滲入木材細胞腔中的現象。木材屬於多孔性材料，增加膠層和被粘接材間的接觸面積有助於提高膠合強度，而增加粘接面積可由提高膠黏劑的滲透程度來完成。膠黏劑固化過程中施加的壓力有利於膠黏劑對木材充分浸潤，特別是對粘度較大的膠黏劑，固化過程中應該施加較大的壓力，這樣有利於膠黏劑分子對木材的滲透和浸潤。
當膠黏劑滲入木材表面的凹陷處時，會象釘或錨那樣產生投錨效果（投錨力），形成「機械的粘接」。水性高分子異氰酸酯膠黏劑（api）粘接白樺弦切面和柞木弦切面時形成的「膠釘」情況分別見圖1-1和1-2。
機械粘接是由於膠液滲入木材表面敞開的管孔中形成的，膠液滲透到木材中的程度與膠合強度有關。粘接時，膠液應能浸潤木材細胞的孔壁並排除微孔內的空氣。膠黏劑滲入木材細胞中的孔隙，固化後形成「鑲嵌」、「嚙合」，才可獲得較高的膠合強度，膠液能夠滲入木材細胞的孔隙內是木材機械粘接的關鍵之一。
鋸、刨、砂等機械加工影響木材表面形態。liptakova e在研究砂磨對木材表面化學組分變化和表面自由能變化的影響時發現，砂磨處理後的木材表面木材纖維與組織被撕裂，木材表面受到機械損傷，砂磨的粉末易堵塞木材中的孔隙，影響木材機械的粘接。 chung-yun hse認為粘接前對木材表面進行刨光加工比砂光加工對粘接強度的提高甚至更有效。
對木材表面輕微的刨光不但可移走表面汙染物，同時也可以暴露出具有很強極性的細胞壁次生壁s2層，這對粘接是非常有利的。
（4）潤濕
潤濕可以使膠黏劑與被粘面充分接觸，這樣才能產生更大的粘接作用力。潤濕不僅僅發生在木材外部表面，它同時對液體膠黏劑沿細胞壁的運動也有幫助。膠黏劑在固化過程中施加的壓力有利於膠黏劑對被粘物的充分浸潤，特別對粘度較大的膠黏劑固化過程中應該施加較大的壓力，有利於膠黏劑分子與被粘物表面緊密接觸。
膠黏劑在流動浸潤的同時，產生「擴散」和「吸附」作用。
（5）固化
最後發生的過程即為固化。在固化過程中形成各種吸附作用，以此產生最主要的粘接作用。在固化過程中的最大問題是易產生內應力。
膠黏劑在溶劑蒸發、聚合、縮合等過程中，體積收縮產生收縮應力，同時膠層與被粘物二者之間因膨脹係數不同，受熱或冷卻會產生熱應力。體系中的內應力可隨著膠黏劑分子的蠕動而減小。在膠層分子蠕動不足的情況下，體系內始終存在內應力。
由於內應力的存在容易引起粘接面剝離，並使膠合強度顯著降低。為使這種殘留應力趨於緩和，可採取在膠黏劑中適當加入增塑劑和填料等方法。
總之，膠合強度的形成是乙個複雜的過程，簡單地說，膠合強度的形成主要是由膠黏劑在被粘材料表面上的浸潤和粘附而連線起來的。所謂粘附是由膠黏劑和被粘材料在介面上的機械嵌接力，分子之間的作用力和個別化學鍵力所形成的。因此，如果從分子的角度來考慮木材粘接時膠合強度的形成過程，一般可簡單地分為以下兩個階段：
第一階段：
液態膠黏劑分子借助布朗運動向木材表面擴散並逐漸靠近木材表面，對木材表面浸潤。
壓力作用或膠黏劑本身由於加熱使粘度降低都有利於膠黏劑分子及其鏈節與木材表面的接觸。尤其在木材粘接製品的熱壓過程中由於熱壓壓力和熱壓溫度的同時作用使這種效果更加明顯。
第二階段：
當膠黏劑分子非常接近木材細胞分子時產生吸附作用。
當膠黏劑分子與木材表面的分子間的距離接近至1 nm左右時，由分子間作用力引起二次結合便開始起作用，並隨著膠黏劑分子與被粘物表面分子間距離的進一步減小而增至最大，當木材和膠黏劑間存在化學結合（一次結合）時又產生所謂的「比粘接」。
① 范德華力van der waals bonds
提供鍵能2～42 kj/mol, 與真正化學反應能相比很低，但對於獲得好的粘合已經足夠。
木材是乙個極性表面，所以應該使用極性膠黏劑與其粘接，如使用脲醛樹脂膠黏劑，異氰酸酯膠黏劑，環氧樹脂類膠黏劑，乙烯類膠黏劑等。
2 氫鍵力hydrogen links
木材纖維素中分子含有羥基-oh，當膠黏劑中也包含羥基組分(如苯酚類,脲醛樹脂 uf)，粘接時形成氫鍵力（圖1-3）。氫鍵力將形成在纖維素與脲醛樹脂、酚醛樹脂分子之間。
圖1-3 木材纖維素分子含有羥基-oh與酚醛樹脂中的-oh形成的氫鍵結合
3 化學鍵true chemical links
在木材組分和膠黏劑之間發生化學反應將得到很強的粘接。如異氰酸酯膠黏劑（圖1-4）。木材中含有約50%～55%的纖維素，15%～25%的半纖維素及20%～30%的木質素。
無論是纖維素、半纖維素還是木質素含有大量的羥基，可以與異氰酸酯反應。
圖1-4 異氰酸酯膠黏劑中異氰酸酯基與纖維素分子的羥基反應形成的化學鍵結合
由於化學鍵對膠合強度有相當大的影響，所以，早就為人們所重視。donaldson和lomax研究了膠黏劑的分布以及膠黏劑和纖維之間的相互作用；zaporoshskaya等利用ir分析測試技術研究膠黏劑和基材間反應所生成的衍生物；ball 等研究證實了纖維素與4，4′—二苯基甲烷二異氰酸酯（mdi）膠黏劑之間發生化學反應生成氨基甲酸酯鍵；paul 等也研究了mdi與木材間的反應，證明了mdi可與木素、纖維素發生反應。膠黏劑與被粘物分子之間產生化學反應而獲得高強度的共價鍵結合，有利於提高膠合強度，防止裂縫擴充套件，也能有效地抵抗應力集中和氣候環境老化等因素的影響。
用異氰酸酯類膠黏劑粘接木材時，膠黏劑中的異氰酸酯基就可與木材上的羥基發生反應，形成化學鍵結合，圖1-5是水性高分子異氰酸酯（api）膠黏劑、api膠黏劑與樺木的介面以及樺木的傅利葉紅外光譜圖。從圖1-5的三個圖譜發現，在api膠黏劑與樺木介面2的紅外光譜圖中波數為2270 cm-1左右的吸收峰的強度減弱。而在波數約為2270 cm-1左右的吸收峰為異氰酸酯的累積雙鍵（n=c=o）的不對稱吸收峰，它是api膠黏劑的最重要的特徵帶，異氰酸酯的累積雙鍵（n=c=o）的反應程度可由此帶的強度來判斷。
對比api膠黏劑與樺木的介面圖譜中n=c=o 吸收峰與api膠黏劑的傅利葉紅外光譜圖中n=c=o吸收峰的強度可見，介面中的n=c=o的強度減弱，由此可以推斷，api膠黏劑中的n=c=o基在粘接的整個體系中由於與木材中的某些基團發生反應而使其強度減弱。
儘管上面我們把木材粘接時膠合強度的形**為的分為兩個過程，但實際中這兩個過程不能截然分開，在膠黏劑由液體變為固體前都在進行。
近年來用電子顯微鏡（sem）觀察膠層中的膠黏劑的結果看出，對於木材這樣的多孔性被粘接材來說，不同膠種的機械的粘接對提高膠合強度是不同的。但主要決定膠合強度的是由被粘接材和膠黏劑間的化學結合而產生的「比粘接」，即膠黏劑的成分中具有能與木材中的羥基產生化學結合的成分時，其結合力最大。這也正是用異氰酸酯類膠黏劑粘接的木材膠合強度高，特別是溼狀木材膠合強度高的原因所在。
1.2 粘接的破壞及評價
1.2.1 粘接接頭的結構
粘接接頭是由膠黏劑與被粘物表面依靠粘附作用形成的，它是乙個複雜的系統，根據粘接接頭材料的微觀結構，也就是膠黏劑與被粘材料之間物質的分布梯度，可簡單劃分為五層，被粘接物（木材）、被粘接物與膠黏劑的介面層、膠黏劑、被粘接物與膠黏劑的介面層、被粘接物（木材），即五節環理論（圖1-6）。
若把膠黏劑滲透進木材的部分及其與木材的交界層各作為一層考慮，則可稱作九環理論。
1.2.2粘接的破壞及評價
粘接接頭在應力-環境作用下會逐漸發生破壞。
木質材料粘接接頭是由許多部分組成，它們彼此的力學效能相差很大，例如，被粘接材料木材是彈塑性體，而膠黏劑則是粘彈性體，因此，粘接接頭在承受外力作用時，應力分布是非常複雜的。
另外，膠黏劑在固化過程中伴隨著溶劑揮發、縮聚反應時小分子產物逸出或在加聚反應**現的原子間距離縮短現象，因而，體積有嚴重的縮小，引發收縮內應力，這種在粘接接頭形成使用過程中，由於膠黏劑固化過程中體積收縮而產生的應力經常被稱為收縮應力。如液體膠黏劑的固體含量一般為20%-60%，這是固化過程中體積收縮極為重要的原因。熱固性膠黏劑固化反應的體積收縮率分布範圍較寬。
例如，環氧樹脂膠的收縮率一般為2.5%～5%，縮聚反應有低分子產物生成，體積收縮較大。酚醛樹脂膠黏劑固化時有水生成，收縮率是環氧樹脂膠黏劑的5～10倍。
收縮內應力的大小和膠層受到被粘物剛性拘束後（此時膠黏劑已失去流動性）發生的體積收縮有關，當膠黏劑處於流動狀態時，體積收縮可以得到補償，若被粘物初壓力不足時，即會使被粘物相互脫離而導致粘接失敗。
另外，由於被粘物、膠黏劑的熱膨脹係數不同，受到環境介質的作用等，都造成接頭中的內應力，且內應力的分布也是不均勻的。
外應力和內應力的共同作用，構成粘接接頭在受載時極為複雜的應力分布。而由於粘接接頭內部缺陷（如氣泡、裂縫、雜質）的存在，更增加了問題的複雜性，造成了區域性的應力集中。當區域性應力超過區域性強度時，缺陷就能擴充套件成裂縫，進而導致粘接接頭發生破壞。
其破壞的程度取決於應力、溫度、水及其他有害介質等環境因素和粘接體系抵抗應力-環境作用的能力。
粘接接頭的強度是人們十分關心的問題。粘接接頭強度取決於以下三個方面，即被粘接材料的強度、膠層本身的強度和介面結合強度。膠層的強度由膠黏劑的型別、彈性常數、厚度、密度等決定。
介面結合強度取決於膠層和被粘接材料之間的介面結合力，與介面狀況有關。粘接接頭的破壞是從組成該結構的薄弱部分開始的。
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