胶粘剂粘结剂分类粘结机理

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第六章：胶粘剂,6.1.1,胶黏剂定义及特性,（,adhesive,）,：,1.,胶黏剂：又称粘合剂、粘接剂，简称胶。它是一种能够把两种,同类,或,不同类,材料紧密地结合在一起的物质。,特性：一种媒介，其功能是使两个单独的物质粘结成一个整体物质，该整体物质所具备的独特性能是单独物质所不具备的。,6.1,概述,2.,胶接方式相对与其他联接方法具有：应用领域宽、产品性能优异、施工更简单方便而且经济有效。,胶黏剂是一类,古老,而又,年轻,的材料。,1.,早在数千年前，人类的祖先就已经开始使用胶黏剂。,许多出土文物表明，,5000,年前,我们祖先就会用粘土、淀,粉和香松等天然产物做胶黏剂；,4000,千多年前,就会用生,漆做胶黏剂和涂料制造器具；,3000,年前,的周朝已用动物,胶作木船的填缝密封胶。,6.1.2,历史沿革,2.,两千年前,的秦朝用,糯米浆,与,石灰,作砂浆粘合长城的,基石，使万里长城成为中,华民族伟大文明的象征之一。,秦俑博物馆中出土的大型彩绘,铜车马,的制造中，用了,磷酸盐,无机胶黏剂。,3.,公元前,200,年,东汉时期用糯米浆糊制成棺木密封胶，配以防腐剂，使,马王堆,古尸出土时肌肉及关节仍有弹性,足见中国胶接技术之高超。,4.,到上世纪初，合成酚醛树脂的发明，开创了胶黏剂的现代发展史。目前，与三大合成高分子材料的产量比较，胶黏剂只占,第五位,，但年增长速度则居,第一位,。,5.,目前，,胶黏剂,的应用已渗入到国民经济中的各个部门,成为工业生产中不可缺少的技术，在高技术领域中的应用也十分广泛。如据报导：国外在生产一辆汽车中要使用,5,10kg,胶黏剂；一架波音飞机的粘接面积达到,2400m,2,；一架宇航飞机需要粘接,30000,块陶瓷片。,内饰装配粘接：,顶棚，车门内护板，,地毯，挡风玻璃等。,汽车结构件粘接：,发动机中罩与前后加强梁，通常用,改性环氧树脂胶黏剂,粘接使用的部件由原来机内装饰、非结构件、发展到结构件、受力件，甚至整个机体。,随着科学技术的发展,目前不同行业对胶黏剂及粘接技术的要求越来越高。,1999,年,世界胶黏剂总需求量为,1800,万,，预测,2010,年将达,2500,万,。,我国目前已有,1200,多家企业，品种牌号,3000,多个，胶黏剂生产能力,300,万。其中产量最大的仍然是,三醛胶,(,酚醛、脲醛和三聚氰胺甲醛,),和,乳液型胶,，二者分别占总产量的,45.2%,和,29.2%,。,从市场应用看，,建筑业,用量最大，约占总胶量,51.8%,，其次是,纸包装业,，约占总胶量的,12.6%,，第三是,制鞋业,，约占,9.0%,。,木材胶黏剂,用量日益扩大增多，全世界木材胶黏剂产量占胶黏剂总产量的,3/4,，如美国约,60%,的合成胶黏剂用于木材加工业，俄罗斯为,79%,，日本为,75%,，在我国,60%,70%,的胶黏剂也用于木材加工业。,预计,2010,年,我国合成胶黏剂的需求量将达到,480,万,-500,万吨,。,2004,年,中国大陆胶黏剂产量总计,379,万吨,。,随着我国汽车、电子电器等行业的飞快发展，纳米材料等新材料、新技术在胶黏剂工业中得到应用，今后胶黏剂的性能将更加优异，应用范围将不断扩大。,胶粘剂通常是一种混合物，主要由以下几个部分组成：基料、固化剂、填料、增韧剂、稀释剂以及其他辅料配合而成。,1.,基料,：构成胶粘剂的主要成分。有无机化合物、天然聚合物、合成聚合物三类。,决定胶接头的主要物理化学力学性能。例如，环氧树脂和酚醛树脂等。,6.1.3,胶黏剂组成,2.,固化剂：,是使液态基料通过,化学反应,，发生聚合、缩聚或交联反应，转变成,高分子量固体,，使胶接接头具有,力学强度,和,稳定性,的物质。不同的基料应选用固化快、质量好、用量少的固化剂。,a),固化：液体的胶粘剂通过物理化学方法变成固体的过程。物理方法有溶解挥发、乳液凝聚、熔融体冷却；化学方法使胶粘剂聚合成高分子物质。,b),固化剂：固化过程所使用的化学物质。,3.,填料：,是,不参与反应的惰性物质,，可提高胶接强度、,耐热性、尺寸稳定性并可降低成本。其品种很多，如石,棉粉、铝粉、云母、石英粉、碳酸钙、钛白粉、滑石粉,等。各有不同效果，根据要求选用。,填料用量要求：控制胶黏剂到一定黏度；保证填料能润湿；达到各种胶接性能的要求。,名称,细度,/,目,参考用量,适应胶对象列举名称,名称,细度,/,目,参考用量,适应胶对象列举名称,氧化铝,100,200,25,75,环氧胶,石膏粉,200,300,10100,环氧胶,氧化镁,200,325,30,100,环氧胶、橡胶胶,高岭土,325,50,环氧胶,二氧化钛,200,325,75,100,环氧、橡胶、聚酯胶,滑石粉,200,10100,环氧、橡胶胶,铜粉,200,300,250,环氧胶,石棉粉,1/7,1/2,英寸,250,环氧、橡胶胶,碳酸钙,200,300,50,云母粉,300,325,100,环氧、酚醛、聚酯胶,瓷粉,200300,聚酯、环氧,表,7-1,胶粘剂中一些常用填料,4.,稀释剂：,能降低胶粘剂粘度的易流动的液体，加入它可以使胶粘剂有好的渗透力，改善胶粘剂的工艺性能。可分为活性稀释剂和非活性稀释剂两类。,活性稀释剂,名称,结构式,分子量,沸点,/,o,C,用量,/%(,相对胶料质量,),环氧丙烷,58.08,35,5,20,环氧氯丙烷,92.53,117,5,20,环氧丙烷丁基醚,130,5,20,苯基环氧乙烷,120.14,191.1,10,15,环氧丙烷苯基醚,151,245,10,15,二缩水甘油醚,130,10,30,乙二醇二缩水甘油醚,174,5,20,二环氧丁二烯,86,康醇缩水甘油醚,5,25,非活性稀释剂,名称,结构式,分子量,沸点,/,o,C,用量,/%(,相对胶料质量,),丙酮,58.08,56.5,7.7,甲乙酮,72.10,79.6,4.6,环己酮,98.14,115.6,甲苯,92.13,110.8,二甲苯,106.16,正丁醇,C,4,H,9,OH,74.12,117,0.5,丁基溶纤剂,HOCH,2,CH,2,O C,4,H,9,118.19,171.2,0.1,甲基溶纤剂醋酸酯,CH,3,COOCH,2,CH,2,OCH,3,118.16,144.5,0.3,醋酸乙基溶纤剂,CH,3,COOCH,2,CH,2,OC,2,H,5,132.16,156.4,0.2,丁基溶纤剂醋酸酯,CH,3,COOCH,2,CH,2,OC,4,H,9,160,56.5,200mN,m,2,为,高能表面,，金属、金属氧化物和无机化合物的表面，都是高能表面,.,表面能,胶黏剂的,LV,，,容易铺展润湿,；低能表面的,c 5,，反应速度正比于羟基离子浓度；,pH,45,，反应速度最低。,种类,线型酚醛树脂,热固性酚醛树脂,种类,线型酚醛树脂,热固性酚醛树脂,催化剂,酸,碱,树脂结构,基本上线型,高度枝化,（甲醛,/,苯酚摩尔比）,1,固化方法,加固化剂、加热,只需加热,两类酚醛树脂的比较,线型酚醛树脂：结构如图,反应特点：结构中几乎不存在羟甲基；产物结构复杂；被取代或缩和的活性点，在固化时参与反应，发生链的增长和交联。常用固化剂：六次甲基四胺、多聚甲醛。为无定形固体，分子量小于,1000,。,热固性酚醛树脂：,甲醛,/,苯酚摩尔比大于,1,，碱性条件（,NaOH,、,Na,2,CO,3,、,Ba(OH),2,、,NH,3,、,RNH,2,等），金属（如,Zn,、,Mg,、,Al,）及其氢氧化物或有机酸盐作催化剂，以得到高度邻位取代的酚醛树脂。,特点：反应初期生成羟甲基取代苯酚（可以分离出）。,A,阶段酚醛树脂：羟甲基苯酚进一步缩合变成高度支化的低聚物，可溶于水及有机溶剂，可溶性酚醛