粘合剂原材料的种类及作用

Mastertitelformat bearbeiten,Mastertextformat bearbeiten,Zweite Ebene,Dritte Ebene,Vierte Ebene,Fnfte Ebene,Slide,*,原材料的种类及作用,Tony Zhuang,Aug,2011,胶黏剂的定义,胶黏剂的定义：通过界面的粘附和物质的内聚等作用，能使两种或两种以上的制件或材料连接在一起的天然的或合成的、有机的或无机的一类物质，统称为胶黏剂（,adhesive,）又叫粘合剂，习惯上称为胶。（通过黏合作用。能使被粘物结合在一起的物质）,粘结（粘合）：指两个表面靠化学力、物理力或者两者兼有的力使之结合在一起的状态。,胶黏剂首先必须在被粘物表面粘附，这是由于两相之间产生粘合力，该力来源于次价键力或主价键力。,内聚：即单一物质内部各粒子靠主价键力（包括离子键、共价键、配位键、金属键等）、次价键力（包括范德华力、氢键）结合在一起的状态。胶黏剂的内聚力与分子间力、相对分子质量、交联程度、结晶和分子缠绕等因素有关。,胶黏剂的要求,胶黏剂的要求：,1,：不论出于何种状态，当涂布时都应呈液态,2,：对被粘结物表面能够完全铺展，充分润湿,3,：必须能够通过某种方式而使液体转变为固体或凝胶状态，形成坚韧而稳定的胶层,4,：固化后应有一定的强度。能够可靠的连接，传递应力，抵抗破坏,5,：可耐,0,以上的温度，并经受一定时间的考验,胶黏剂的分类,1,：按照外观分类,1.1,：溶剂型,1.2,：乳液型（水性）,1.3,：膏状或糊状,1.4,：固体型,1.5,：膜状型,2,：按照固化方式分,水基蒸发型、溶剂挥发型、热熔型、化学反应型、压敏型,胶黏剂的基本组成,1,胶黏剂的基本组成,：胶黏剂的组分包括基料、固化剂、溶剂、增塑剂、填料、偶联剂、交联剂、促进剂、增韧剂、增粘剂、增稠剂、稀释剂、防老剂、阻聚剂、阻燃剂、引发剂、光敏剂、消泡剂、防腐剂、稳定剂、络合剂、乳化剂。,2,基料的种类：,基料是胶黏剂的主要成分、主剂或主体聚合物，起粘合作用。按照化学的成分的不同 ，基料的来源有无机化合物和有机化合物。有机化合物是高分子合成类的高分子基料。,2.1,常用的有机化合物,热固性合成树脂：酚醛树脂、环氧树脂、氨基树脂、聚氨酯树脂、不饱和聚酯和丙烯酸树脂。,热塑性合成树脂：橡胶类基料、天然高分子材料、水性胶乳类 基料,橡胶类基料胶黏剂,2.2,胶黏剂基料的选择原理,根据胶黏剂应用的对象、应用的场合及应用的性能的选择。同时分子基料的分子结构与粘结性能的关系甚为密切。,1).,高分子材料的极性有关,2).,高分子材料的结晶性能,3).,高分子材料的分子量,固化剂（硬化剂）,1.,固化剂（硬化剂）,使基态原料通过化学反应，发生聚合、缩聚或交联反应转变为线性高聚物或者网状高聚物，是胶接接头具有力学强度和稳定性的物质。,2.,固化剂的选择：,2.1,：最好是液体的无毒、无色、无味的物质,2.2,：固化剂与被固化物反应要平稳，放热量少，以减少胶层的内聚力,2.3,：耐热性，选用分子中具有反应基团较多的固化剂,2.4,：韧性，选用分子链较长的固化剂,胶黏剂溶剂,1,.,胶黏剂溶剂,指能够降低某些固体或者液体分子间力，而使被溶物质分散为分子或离子均一体系的液体，常用的溶剂为低粘度的液体物质。主要有脂肪烃、芳香烃、卤代烃、酯类、醇类、酮类、酸类、醚类、萜烯烃、酰胺类和水类。但是多数的有机溶剂有一定的毒性、易燃性、易爆性、对环境有污染、对安全又隐患、对人体有危害。,2.,溶剂的作用：,2.1,聚合反应的介质：是反应缓和、温度易于控制、,2.2,溶解基料：制备溶剂型胶黏剂,2.3,稀释剂：稀释胶黏剂使其达到一定的黏度，有利于湿润、便于涂布,2.4,调节胶黏剂的挥发速度,2.5,防止凝胶，用来增加贮存稳定性,2.6,粘结前的表面清洁处理剂,2.7,直接粘结，某些塑料,2.8,降低成本、提高效益,胶黏剂溶剂的选择,1.,溶剂的选择,1.1,极性 选择与基料极性相同或相近的溶剂（相似相容的原理）,1.2,溶解度参数（与极性有关）溶剂的溶解度参数和高分子基体的溶解度参数相近,1.3,溶剂的挥发性：选择挥发度适当的溶剂或快慢混合的溶剂,溶剂挥发太快：胶液表面易成膜、膜下溶剂不易挥发；挥发是一个吸热的过程，太快胶膜表面的温度降低而凝结水汽，影响粘结质量,溶剂挥发太慢：表干时间慢，影响工效,1.4,溶剂的选择要考虑到价格、毒性和来源,软化剂,1.,软化剂的作用：软化剂是,SBS,费用不可的组分，其作用是调节硬度，流动性，并降低成本，充油,SBS,可使配炼加工更容易。最常用的是环烷油，芳烃成色深、有毒、不能使用，石蜡油不能改善物性，还会导致喷出。国产克拉玛依,KN,系列环保型环烷油（例如,KN4010,等）质量上乘。,2.,软化剂的种类：按烃类组成分为石蜡基、环烷基、芳香基三类,3.,软化剂的特点：,3.1,石蜡基橡胶油：抗氧化、光安定性好，但乳化性、相容性、低温性相对较差；,3.2,环烷基橡胶油：兼具石蜡基、芳香基的优点，乳化性、相容性适中，无污染、无毒性，适用范围也比较广。,3.3,芳香基橡胶油：相容性好，填充量大，价格低廉，所得橡胶产品强度高。但颜色深、毒性大、对环境污染大。,增塑剂,1.,增塑剂的定义,是一种降低高分子化合物玻璃化温度和熔融温度，改善胶层脆性、增进熔融流动性的物质。,2.,增塑剂的作用：,2.1,屏散高分子化合物的活性基团，减弱分子间作用力，从而降低分子之间的相互作用,2.2,增加高分子化合物的热性、延伸性和耐寒性，降低其内聚强度、弹性模量及耐热性。,3.,增塑剂的选择：,3.1,极性 极性大小影响增塑剂与主体材料的相容性，其原理同溶剂作用。,3.2,持久性：由于渗出、迁移、挥发二损失影响胶的物理机械性能。选择高沸点的或高分子量的增塑剂,3.3,分子量及状态：分子量越高，粘结强度越好,4.,常用的增塑剂：,邻苯二甲酸酯、磷酸酯类、己二酸酯和癸二酸酯等,填料,1,.,填料的定义,在胶黏剂中不与基体起化学反应，但是可以改变其性能，降低成本的固体材料,2.,常用的填料分为有机填料和无机填料：,有机填料：改善树脂的脆性、吸湿性高、耐热性能低,无机填料：使胶的相对密度增加、脆性增加、但耐热性、介质性能、收缩率等都会有所改善。,3.,填料的选择：,3.1,：无活性与胶黏剂的其他组分不发生反应,3.2,：分散性好与基料有良好的润湿性,3.3,：不含水分、有害物质、油脂，无吸湿性,3.4,：颗粒均匀。无毒,3.5,：来源广泛、加工方便、价格低廉,3.6,：填料的密度与基料的密度不能相差太大,3.7,：用量适宜,4.,常用的填料：二氧化硅、碳酸钙、碳酸镁、铝粉、酚醛树脂等,偶联剂,1.,偶联剂,能同时与极性物质和非极性物质产生一定结合力的和化合物，其特点是分子中同时具有极性和非极性部分的物质。常用的偶联剂有有机铬偶联剂、有机硅偶联剂和钛酸酯偶联剂。,在胶黏剂中常用的是硅烷偶联剂。,2.,偶联剂的作用：,2.1).,增加主体树脂本身的分子间的作用力，提高胶黏剂的内聚强度,2).,增加树脂与被粘合物之间的结合，起了一定的架桥作用。,不同的偶联剂具有不同的反应基团，反应基团不同对粘结性能的影响也不同。,其他助剂,助剂种类,引发剂：在一定的条件下能分解产生自由基的物质，一般含有不饱和键的化合物中加入引发剂，常用的引发剂有过氧化二苯甲酰、过氧化环己酮、过氧化异丙苯、偶氮二异丁氰等,促进剂（催化剂）：能够降低引发剂的分解温度或加速固化剂与树脂橡胶反应的物质。,防老剂：能延缓高分子化合物的老化的物质，对于高温、暴晒下使用的胶黏剂由于容易老化变质，在配胶时加入防老剂,增稠剂：粘度低的胶黏剂，增加使其粘度增加的物质,阻聚剂和稳定剂：阻止或延缓含有不饱和键的聚合物、单体在贮存过程中自行交联的物质,(,对苯二酚,),改变胶黏剂性能的设计原则,粘结强度的改进设计,1,：选择粘结力和内聚力都大的树脂,(,环氧树脂、聚氨酯,),2,：加入增韧剂、降低脆性、增加胶层韧性，减小内应力,3,：热固性树脂和热塑性树脂或橡胶并用，热固性树脂提供强力和耐热元素，而热塑性树脂提供粘性和韧性元素。综合结果会得到较高的粘结强度,4,：引入极性基团或加入相容性能好、极性大的树脂，可提高橡胶型胶黏剂的粘结强度,5,：适当的交联剂。,6,：添加适量适当的填料、降低收缩率，晶须或纳米田纳西奥效果极佳,7,：加入适当的偶联剂,8,：加入稀释剂，降低粘度，增大湿润性,耐热性的改进设计,1,：采用耐高温性能好的树脂或橡胶（酚醛树脂、有机硅、氟橡胶、杂环聚合物）,2,：提高环的密度，,3,：增加交联剂,4,：适当地提高结晶度,5,：使用耐高温性能好的固化剂,6,：加入耐热填料,7,：减少高温氧化分解，加入抗氧剂,8,：添加硅烷偶联剂,耐寒性的改进设计,1,：选用耐寒性的聚合物，如聚氨酯,2,：加入增塑剂或增韧剂,3,：降低交联度,4,：降低结晶性,5,：减少填料用量,耐溶剂性的改进设计,1,：采用耐溶剂好的树脂或橡胶,2,：增加交联度,3,：适当增大填料的用量,4,：少用或者不用增塑剂,5.5,耐酸碱性的改进设计,1,：提高交联度,2,：选用惰性填料,3,：提高填料的用量,4,：酯类增塑剂不耐酸,耐水性改性设计,1,：选用分子中含有,-CN,、,-NH2,、,-OH,、,-COO-,等基团少的聚合物吸水性低，不易被水解。,2,：增加胶黏剂基料的用量,3,：使用耐水性固化剂,4,：提高交联密度,5,：所用填料为吸水性较小的品种,6,：加入偶联剂，改善界面性质,耐老化性的改进设计,1,：选用耐水性、耐候性和耐老化性能好的基料,2,：提高交联度,3,：加入活性填料,4,：某些胶黏剂中可适当的加入防老剂或抗氧化剂,5,：加入适量的有机硅烷偶联剂,6,：使用高温固化剂,阻燃性的改进设计,1,：选用阻燃性的树脂和橡胶味基料,2,：采用阻燃性的增塑剂,3,：加入阻燃剂，如三氧化二锑、硼酸锌,4,：使用阻燃性固化剂。,Q&A,