《建筑胶粘剂》PPT课件.ppt

4.1 概述 4.2 胶粘剂的分类与组成 4.3 胶粘机理及影响胶结强度的因素 4.4 常用胶粘剂的品种、特性及应用 4.5 胶粘剂的性能测试,4 建筑胶粘剂,胶结的首要条件是胶粘剂均匀分布在被粘物上，因此，胶粘剂完全浸润被粘物是获得理想的胶结强度的先决条件。 浸润性既受胶粘剂表面张力影响，又受被粘物表面张力影响。一般而言，胶粘剂表面张力愈大，愈有利于胶粘剂的完全浸润。降低胶粘剂液体粘度，提高其流动性，给胶层以压力，提高被粘物表面光洁度和表面温度，都对提高浸润性有利。,4.3.2.3 胶粘剂对被粘物表面的浸润性,4.3.2 影响胶结强度的主要因素,（1）清洗要干净 （2）胶层要匀薄 （3）晾置时间要充分 （4）固化要完全,4.3.2.4 粘结工艺,环境空气湿度大，胶层内的稀释剂不易挥发，容易产生气泡。空气中灰尘大、气温低时会降低胶结强度。 粘结接头形式很多，接头设计的合理与否对胶结强度的影响很大，良好的胶结接头应搭接长度适当、宽度大、厚度适中，尽可能避免胶层承受弯曲和剥离作用。,4.3.2.5 环境因素和接头形式,1）溶剂法 这种胶接法基于溶剂溶解塑料，选择溶剂是关键，要求溶剂除了能溶解塑料外，还能有合适的挥发速度。 2）热熔法 适宜热塑性塑料。在熔融状态下进行胶接，要综合考虑被粘物材质的熔点、粘流温度及分解温度的影响。 3）胶粘剂胶接法 通过胶粘剂将被粘材料粘结起来。根据胶粘剂的性质可以有常温常压、加温常压、常温加压及加温加压等胶接固化。,4.3.3 常用胶接方法,4.4 常用胶粘剂的品种、特性及应用,环氧树脂胶粘剂（俗称“万能胶”）品种很多，目前产量最大、使用最广的为双酚A醚型环氧树脂（国内牌号为E型），是以二酚基丙烷和环氧烷在碱性条件下缩聚而成，再加入适量的固化剂，在一定条件下，固化成网状结构的固化物并将两种被粘物体牢牢粘结为一整体。,4.4.1 环氧树脂胶粘剂,这类胶粘剂的主要特点如下： （1）粘结强度高，与大多数材料具有优良的粘附性； （2）可用不同固化剂在室温或加温条件下固化； （3）不含溶剂，能在接触压力下固化，反应过程中不放出小分子，收缩率小，仅为1%2%；,（4）固化后产物具有良好的耐腐蚀性、电绝缘性、耐水性、耐油性等； （5）和其他高分子材料及填料的混溶性好，便于改性。 未经改性的环氧树脂，配胶后初粘度不高，材质性脆，剥离强度和抗冲击强度、耐低温性等不理想。因此，要根据实际需求，有目的的对其进行改性。,环氧树脂胶粘剂改性, 提高胶接强度 针对环氧树脂的脆性，常用适当分子质量的聚合物为增韧剂。增加其韧性，提高其胶接强度。, 改善耐温性能 在环氧树脂分子主链引入耐温树脂链，提高其耐温性。,环氧树脂的分类及代号见表4.1，环氧树脂胶粘剂常见品种及特性见表4.2。,表4.1环氧树脂的分类及代号,表4.2环氧树脂胶粘剂品种及特点,聚氨酯胶粘剂是指在分子链中含有氨基甲酸酯基团（NHCOO）或异氰酸酯基（NCO）的胶粘剂。 聚氨酯胶粘剂分为多异氰酸酯和聚氨酯两大类，在其中含有极性很强、化学活泼性很高的异氰酸酯和氨基甲酸酯基团，它与含有活泼氢的材料有优良的化学粘合力。,4.4.2 聚氨酯胶粘剂,这种胶粘剂具有如下特点： （1）优良的粘接性能 ； （2）对多种基材的粘接适应性 ； （3）韧性可调节； （4）粘合工艺简便 ； （5）极佳的耐低温性能 ； （6）优良的稳定性 。,4.4.2 聚氨酯胶粘剂,（1）预聚体异氰酸酯胶粘剂 分为单组份和多组分两类。单组份系由异氰酸酯和两端含羟基的聚酯或聚醚反应，得到端-NCO基的弹性体胶粘剂，再加入适量的催化剂、填料等制成，遇到空气中的潮气（水分）固化； 双组份胶粘剂由含-NCO基预聚体和聚酯（或聚醚）树脂组成。固化反应机理主要是-NCO基于-OH基在催化剂作用下，发生反应固化，形成良好的粘结接头。,4.4.2.1 异氰酸酯胶粘剂,（2）多异氰酸酯胶粘剂 这种胶粘剂具有较高的反应活性，其活泼的-NCO基与许多被粘材料表面的极性基团反应产生共价键，固化后的氨基甲酸酯、脲键以及极性较强的键和基团，容易和基材之间产生次价键，这些化学粘合力和物理粘合力协同作用结果，使胶粘剂与被粘基材之间产生较高的粘结强度，耐热、耐溶剂性能好。,4.4.2.1 异氰酸酯胶粘剂,水基聚氨酯胶粘剂是指聚氨酯溶于水或分散于水中所形成的胶粘剂，也称为水系聚氨酯或水性聚氨酯胶粘剂。水性聚氨酯胶粘剂除了保持聚氨酯的优点外，还有其独特之处。 （1） 以水为介质，无毒不燃，无公害、无危险，气味小，不污染环境，节省能源，适用于易被有机溶剂侵蚀的基材 ； （2）粘度较低，且可用水溶性增稠剂和水进行调节，操作方便，残胶易于清理。,4.4.2.2 水基聚氨酯胶粘剂,（3）可与多种水性树脂混合，利于改进性能和降低成本，但要注意离子性和酸碱性，以防凝聚 ； （4）含有羧基、羟基等基团，在适宜条件下可参与反应，产生交联，提高性能 ； （5）对非极性基材湿润性差 ； （6）干燥速度慢，初始粘性低，耐水性不佳 。,4.4.2.2 水基聚氨酯胶粘剂,近年来，对水性聚氨酯胶粘剂干燥速度慢、初粘性低、对非极性基材湿润性差、耐水性不佳、耐热性不高等问题进行大量的研究，提出了一些改进措施。 （1） 调整结构 在保证乳液稳定性的前提下，亲水基团的含量尽可能低，可提高胶膜的耐水性。 聚醚多元醇相对分子质量越小，则胶膜越硬，耐水性也较好。,提高水基聚氨酯胶粘剂性能的途径,（2）改进工艺 采用工艺性能优良的乳化设备。 进行热处理可提高胶膜的强度和耐水性。 对于交联型水基聚氨酯，加热能形成交联结构，使耐水、耐热性能提高。 对于热塑性水基聚氨酯，受热会使三乙醇胺、氨、醋酸等盐试剂从胶膜中脱出，增加疏水性。另外，也会产生一定程度的交联和支化。,提高水基聚氨酯胶粘剂性能的途径,（3）交联改性 交联是提高水基聚氨酯性能的有效方法，可提高胶膜的耐水性、耐热性和粘接强度。 交联分为内交联和外交联。所谓内交联就是在合成时使水基聚氨酯含有反应性的官能团，经热处理后便能形成交联。 内交联方法的缺点是预聚体粘度很大，难以乳化。同时聚氨酯微粒间聚集性差，成膜性能不好。,提高水基聚氨酯胶粘剂性能的途径,（3）交联改性 外交联法即是在使用前添加交联剂，在成膜过程或成膜之后，加热产生化学反应，形成交联的胶膜。与内交联相比，所得乳液性能好，其缺点是为双组分体系，没有单组分型方便。 在工业上大都对羧酸型阴离子乳液进行交联，外交联法又分为高温交联法和室温交联法。,提高水基聚氨酯胶粘剂性能的途径,（4）复合改性 为了改善水基聚氨酯的某些性能，可与其他水性树脂共混，制成新的水性胶粘剂，其性能有所提高。,提高水基聚氨酯胶粘剂性能的途径,（5）接枝改性 在聚氨酯乳液中加入适量（约20%）的苯乙烯单体，通过原位聚合法制得了聚氨酯-苯乙烯接枝乳液，提高了粘接性和耐水性。,丙烯酸酯类胶粘剂是以各种类型的丙烯酸酯为基料，经化学反应而得到的胶粘剂。 该胶可分为两种类型：一类是热塑性聚丙烯酸酯，或丙烯酸酯与其他单体的共聚物类胶粘剂，称为非反应性的胶粘剂；另一类是反应性丙烯酸酯类胶粘剂，胶接时经化学反应而固化。,4.4.3 丙烯酸酯类胶粘剂,-氰基丙烯酸酯胶粘剂是一类性能独特的单组份快固性胶粘剂，又称瞬干胶、瞬干强力胶等。 这类胶的特点如下： （1）单组份，使用方便 ； （2）室温固化速度很快 ； （3）胶层强度高 ； （4）具有耐热、耐冲击、导电、阻燃的性能，耐老化性能很好 ； （5）对人体有害，对大气有污染 。,4.4.3.1 -氰基丙烯酸酯胶粘剂,丙烯酸酯压敏胶一般由三种组分组成。 一是起粘附作用的组分，一般采用碳原子数为412的长侧链丙烯酸烷基酯，它可以提供足够的润湿和粘附作用。 二是起内聚作用的成分，通过提高胶粘剂的内聚能，改善粘附性、耐水性和工艺性。 三是起功能性作用的单体，其作用是改善胶粘剂的粘附性能和内聚强度，起交联作用和促进聚合反应。,4.4.3.2 压敏胶,压敏胶三组分的配合，一般要求Tg不高于-30，否则室温下无压敏作用。 丙烯酸酯压敏胶的特点： （1）长期处于粘弹性状态，没有严格的固化 过程； （2）粘结能力很强，对压力敏感。 主要用于医疗、电器绝缘、黏贴、密封包装等。,4.4.3.2 压敏胶,由含有丙烯酰基或甲基丙烯酰基的游离基聚合性单体、引发剂、稳定剂、填料、颜料、增塑剂等组成。 厌氧胶的特点是在空气中不固化，若隔绝空气几分钟即可固化。 主要品种有结构厌氧胶、管道密封用厌氧胶、螺纹紧锁用厌氧胶以及特殊厌氧胶等。,4.4.3.3 厌氧胶粘剂,聚醋酸乙烯酯胶粘剂是由醋酸乙烯单体经聚合反应而得到的一种热塑性胶。该胶可分为溶液型和乳液型两种。 其中聚醋酸乙烯酯乳液又称白乳胶，广泛用于粘结墙纸、水泥增强剂、防水涂料、木材粘结剂。 这种胶粘剂具有如下特点： （1）呈酸性。,4.4.4 聚醋酸乙烯酯类胶粘剂,（2）具有亲水性。 （3）在胶粘时可以湿粘，也可干粘。 （4）流动性好。 （5）内聚力低。 （6）干固温度不宜过高或过低。 （7）可加入到建筑涂料和水泥浆中使用。 聚醋酸乙烯酯类胶粘剂的品种、特点如表4.3,表4.3聚醋酸乙烯酯类胶粘剂品种及特点,由不饱和二元酸、饱和二元酸组成的混合酸与二元醇起反应制成线型聚酯，再与不饱和单体交联固化后，即成体型结构的热固性树脂。 主要用于制造玻璃钢，也可粘接陶瓷、玻璃钢、金属、木材、人造大理石和混凝土。 不饱和聚酯树脂胶粘剂的接缝耐久性和环境适应性较好，并有一定的强度。,4.4.5 不饱和聚酯树脂（UP）胶粘剂,这种胶的外观为无色透明胶体，是以聚乙烯醇与甲醛在酸性介质中进行缩合反应而得的一种透明水溶性胶体。 （1）特性无臭、无毒、不燃、粘度小、价格低廉、粘结性能好，其粘结强度0.9MPa。 （2）用途主要用于墙布、墙纸与墙面的粘贴，室内涂料的胶料、外墙装饰的胶料及室内地面涂层胶料。,4.4.6 聚乙烯醇缩甲醛(107胶),由聚乙烯醇缩甲醛经尿素改性而得，它的外观为微黄色或无色透明胶体。 （1）特性无毒、无味、不燃，游离醛含量低，施工中无刺激性气味。 （2）用途主要用于墙布、墙纸、瓷砖及水泥制品等的粘贴，也可以作为地面、内外墙涂料的基料。,4.4.7 801胶,氯丁橡胶胶粘剂简称氯丁胶，是以氯丁橡胶为基料，另加入其他树脂、增稠剂、填料等配制而成。 这类胶粘剂的主要优点是： （1）主体材料本身具有弹性高、柔性好的特点。 （2）固化速度快，粘合后内聚力迅速提高，初粘力高。,4.4.8 氯丁橡胶胶粘剂,（3）氯丁胶由于极性强，对大多数材料都有良好的粘合力。 （4）具有较好的耐热性、耐燃性、耐油性、耐候性和耐溶剂性。 （5）为了进一步改善氯丁胶的粘附性和耐热性，常采用合成树脂对其进行改性。 表4.4为几种氯丁胶品种、性能及厂家。,表4.4 氯丁胶品种、性能及生产厂家,4.4.9 丁腈橡胶（NBR）胶粘剂,组成：丁二烯和丙烯腈的共聚产物 特点：耐油性能好，抗剥离强度高 接头对脂肪烃和非氧化性酸有良好抵抗性 使用范围：主要用于橡胶制品，以及橡胶与金属、织物、木材的粘接；更适于柔软的或热膨胀系数相差悬殊的材料之间的粘接（如粘合聚氯乙烯板材、聚氯乙烯泡沫塑料等）,4.4.10 丁苯橡胶胶粘剂,组成：丁二烯和苯乙烯的共聚产物 特点：耐热、耐磨和耐老化性能好； 价格低廉； 粘接性、耐油性、耐寒性和抗撕裂性能稍 差。 使用范围：通用型丁苯胶的应用类同天然橡胶胶粘剂。胶乳型丁苯胶主要用于织物之间，织物或橡胶与金属间的粘接。,4.4.11 丁基橡胶胶粘剂,组成：异丁烯与少量异戊二烯或丁二烯的共聚体 特点：优良的化学稳定性、电性能和耐老化性； 有一定的耐酸、耐碱和耐臭氧性； 良好的耐腐蚀性能； 优异的密封性能。 使用范围：主要用于粘接各种植物、硫化或未硫化的丁基橡胶及其他橡胶或热塑性塑料；不固化型丁基腻子胶多用于船舶甲板和建筑物密封。,4.4.11 硅橡胶胶粘剂,组成：由二甲基硅氧烷单体与其他有机硅单体在酸或碱性催化剂存在下聚合而成的一类线性高分子化合物 。 特点：卓越的耐温性、室温硫化性、良好的耐湿热老化性能、耐宽广的高低温交变性。 使用范围：广泛用于建筑物室内外玻璃槽缝隙的密封粘接、外墙装饰构件的嵌缝、室内卫生洁具和墙面饰面的粘接密封及公路、桥梁、机场等混凝土路面伸缩缝的密封。结构用有机硅建筑密封材料现已普遍用于高层建筑玻璃幕墙的粘接密封等。,4.5 胶粘剂的性能测试,在科学研究和生产中，胶粘剂的性能测试具有重要的意义。通过这项工作，为科研提供数据，对评定胶粘剂产品的性能和质量，正确地使用胶粘剂起重要的作用。 胶粘剂的性能测试的方法很多，可以分为化学结构性能、物理机械性能及工艺性能。此外，对胶接质量控制与检验有破坏性方法或非破坏性方法。,4.5 胶粘剂的性能测试,4.5.1 物理状态 （1）外观 将2050ml液体胶粘剂倒入100ml烧杯中，用干燥洁净的玻璃棒放入胶粘剂中，然后将玻璃棒提起，其高度距烧杯口约20cm，观察流动的胶液是否均匀及是否含其他杂质或凝结物。 （2）相对密度 （3）粘度 粘度是物体抵抗流动变形能力的一种量度，它是评价胶粘剂质量的重要指标之一。,4.5 胶粘剂的性能测试,4.5.1 物理状态 （4）固含量 为了便于确定涂胶量和设计胶粘剂的合理配方，含有溶剂的胶粘剂必须测定固体含量。 （5）固化速度 固化速度是研究各种胶粘剂固化条件的重要数据，它可作为检验胶粘剂成品性能、鉴定配方是否准确的一项简单易行的方法。 （6）灰分 测定胶粘剂组分中的灰分含量以及分析灰分成分，目的是确定无机填料的含量及其化学性质。,4.5.2 胶粘剂的老化试验测试,（1）大气老化试验 （2）大气加速老化试验 （3）人工模拟气候加速老化试验 （4）湿热老化 （5）热老化试验 （6）盐雾腐蚀试验 （7）霉老化试验,胶接接头强度是由胶粘剂与被胶接件的粘附强度和胶粘剂自身的内聚强度构成的。 根据胶接接头的受力情况不同，胶接强度分为剪切强度、抗张强度、扯裂强度及剥离强度。通常抗张强度约为剪切强度的23倍，扯裂强度的45倍，而比剥离强度要大数十倍。 4.5.4 胶接质量的非破坏性检验,4.5.3 胶接强度的测定,本章小结, 掌握建筑胶粘剂、定义、胶粘机理及影响胶结强度的因素； 熟悉胶粘剂的组成与分类； 了解常用胶粘剂的品种、特性、应用及性能测试。,