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1、Company LOGO2014.3Good morningGood 3.1膠粘劑概述膠粘劑概述v膠粘劑（黏合劑）膠粘劑（黏合劑）eltadhesive：a.定義定義：靠界面間作用使各種材料牢固地粘接 在一起的物質(zhì)。b.膠粘劑的組成膠粘劑的組成：第三章 膠粘劑固化劑和固化促進(jìn)劑 粘料 增塑劑和增韌劑 偶聯(lián)劑 和其他助劑 稀釋劑 填料 組成Pc.膠粘劑的分類膠粘劑的分類：膠粘劑種類繁多，組分各異，有多種分類方式。1、按物理形態(tài)（外觀）分類：水溶液型、乳液（膠乳）型、溶液型、無(wú)溶劑型、固態(tài)型（熱熔膠）、膏狀或糊狀（密封膠、玻璃膠等）。2、按基料的化學(xué)成分分類：1）無(wú)機(jī)膠粘劑2）有機(jī)膠粘劑3、按來(lái)源

2、分類1）天然膠粘劑2）合成膠粘劑 第三章 膠粘劑4、按固化方式分類：水基蒸發(fā)型、溶劑揮發(fā)型、熱熔型（如道路標(biāo)志、衣領(lǐng)襯里）、化學(xué)反應(yīng)型、壓敏型（不干膠：不固化，如各種膠帶）。5、按用途分類：金屬、塑料、織物、紙品、木工、牙科用膠、醫(yī)療（代替縫合皮膚、骨骼等）等。6、按受力情況分類結(jié)構(gòu)膠粘劑、非結(jié)構(gòu)膠粘劑。P耐溫性低污染性粘接無(wú)破壞性輕質(zhì)性第三章 膠粘劑d.d.膠粘劑的性能膠粘劑的性能第三章 膠粘劑1 1防腐蝕 2 2用于軍事領(lǐng)域 3 3用作生物醫(yī)用 4 4防恐反恐 膠粘劑除有傳統(tǒng)的粘接用途，還有一些新的、巧妙的應(yīng)用。e.e.膠粘劑的應(yīng)用膠粘劑的應(yīng)用膠粘劑發(fā)展趨勢(shì)v1）發(fā)展無(wú)溶劑性膠粘劑 現(xiàn)行的

3、許多膠粘劑都含有大量揮發(fā)性很強(qiáng)的溶劑,這些溶劑不僅危害人的身心健康,而且會(huì)破壞大氣層中的臭氧層。近年來(lái),引起了公眾和政府的高度重視,這樣自然給膠粘劑工業(yè)帶來(lái)了一種新的發(fā)展趨勢(shì),即向無(wú)溶劑的膠粘劑發(fā)展。v2)發(fā)展納米膠粘劑納米膠粘劑是材料領(lǐng)域的重要組成部分,發(fā)展納米膠粘劑,有可能在席卷全球的“納米經(jīng)濟(jì)”急戰(zhàn)中,搶奪一個(gè)技術(shù)制高點(diǎn)。納米膠粘劑將成為一顆耀眼的新的科技明星。v3)發(fā)展多功能膠粘劑當(dāng)一種膠粘劑同時(shí)具有多種功能的時(shí)候,它的應(yīng)用價(jià)值往往陡增,所以多功能膠粘劑是膠粘劑工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)之一。v4)發(fā)展軍事、國(guó)防用膠粘劑發(fā)展軍事、國(guó)防用膠粘劑是未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)和防恐、反恐的需要,因此它必定有著長(zhǎng)足發(fā)展。第

4、三章 膠粘劑相關(guān)定義v膠接接頭（adhesivejoint）：由膠粘劑與被粘物表面依靠粘附作用形成的組件。v被粘物（adherends）：接頭中除膠粘劑外的固體材料。v粘結(jié)（adhesion）：膠粘劑把被粘物所受的載荷傳遞到膠接接頭的現(xiàn)象。v粘附力（practicaladhesion）：膠黏劑與被粘物之間的結(jié)合力，其強(qiáng)度由被粘物和膠粘劑的力學(xué)性能決定。第三章 膠粘劑膠粘劑的固化v固化：通過適當(dāng)方法使膠層由液態(tài)變成固態(tài)的過程。熱熔膠的固化溶液型膠的固化增塑糊型膠粘劑的固化固固化化方方式式反應(yīng)型膠粘劑的固化乳液型膠的固化第三章 膠粘劑粘結(jié)接頭的設(shè)計(jì)v 1、接頭及其受力情況：相當(dāng)復(fù)雜，主要機(jī)械力剪切

5、力不均勻扯離力剝離力拉伸力第三章 膠粘劑接頭形式選擇原則2、接頭形式選擇原則：v 膠層承受剪切力和拉伸力，避免剝離力和不均勻扯離力。v 增加粘結(jié)面積v 防止層間剝離v 避免應(yīng)力集中v 膠層均勻v 加工容易，方便第三章 膠粘劑粘結(jié)接頭類型v粘結(jié)接頭類型：型樣各異，變化多端對(duì)接接頭（buttjoint）斜接接頭（scarfjoint）搭接接頭（lapjoint）套接接頭（doweljoint)第三章 膠粘劑3.2粘接原理粘接原理v吸附理論 膠接作用是膠粘劑分子與被膠接物分子界面發(fā)生吸附作用。（物理吸附和化學(xué)吸附）v特點(diǎn)：1.范德華力和氫鍵力2.具有熱力學(xué)平衡3.根據(jù)膠接功可計(jì)算膠接強(qiáng)度4.潤(rùn)濕影響

6、膠接強(qiáng)度第三章 膠粘劑吸附理論v吸附理論認(rèn)為膠接過程分兩個(gè)階段v第一階段：膠粘劑分子通過布朗運(yùn)動(dòng)，向膠接物體表明移動(dòng)擴(kuò)散，使二者的極性基團(tuán)或分子鏈段互相靠近。v第二階段：吸附力產(chǎn)生。作用能E如下第三章 膠粘劑試中：分子偶極矩；I分子電離能；R分子間距離 極化率；k波耳茲蔓常量；T熱力學(xué)溫度出處：HofrichterCH.Ind.Eng.Chem,1948,40:物質(zhì)的極性有利于獲得物質(zhì)的極性有利于獲得高膠接強(qiáng)度，但過高會(huì)高膠接強(qiáng)度，但過高會(huì)妨礙濕潤(rùn)過程的進(jìn)行妨礙濕潤(rùn)過程的進(jìn)行結(jié)論膠粘劑與被膠接材料膠粘劑與被膠接材料表面間的距離是產(chǎn)生表面間的距離是產(chǎn)生膠接力的膠接力的必要條件必要條件膠接體系內(nèi)分

7、子接觸膠接體系內(nèi)分子接觸區(qū)（界面）的稠密程區(qū)（界面）的稠密程度是決定膠接強(qiáng)度的度是決定膠接強(qiáng)度的主要因素主要因素膠粘劑濕潤(rùn)被膠接材料的表面膠粘劑濕潤(rùn)被膠接材料的表面產(chǎn)生物理吸附產(chǎn)生物理吸附必要非充分條件必要非充分條件必要非充分條件必要非充分條件高的膠接強(qiáng)度高的膠接強(qiáng)度高的膠接強(qiáng)度高的膠接強(qiáng)度H H2 2OO第三章 膠粘劑v吸附理論的缺陷：1.解釋不了膠粘劑與被膠粘物之間的膠接力大于膠粘劑本身的強(qiáng)度。2.解釋不了膠接強(qiáng)度大小與分子間的分離速度關(guān)系。3.解釋不了對(duì)于高分子化合物極性過大，反而膠接強(qiáng)度降低。4.解釋不了水的影響。第三章 膠粘劑靜電理論v該理論認(rèn)為：在膠接接頭中存在雙電層，膠接力來(lái)自雙

8、電層的靜電引力。v膠接功等于電容器瞬間放電的能量，計(jì)算公式如下：WA膠接功；Q電荷表面密度；h放電距離；介質(zhì)的介電常數(shù)第三章 膠粘劑將被膠接材料和固化的膠粘劑層理想化為電容器，即在膠接將被膠接材料和固化的膠粘劑層理想化為電容器，即在膠接接頭中存在雙電層，膠接力主要來(lái)自雙電層的靜電引力。靜接頭中存在雙電層，膠接力主要來(lái)自雙電層的靜電引力。靜電引力的產(chǎn)生是相電引力的產(chǎn)生是相1 1電荷場(chǎng)和相電荷場(chǎng)和相2 2電荷場(chǎng)相互作用的結(jié)果。電荷場(chǎng)相互作用的結(jié)果。成功地解釋了粘附功與剝離速度有關(guān)的實(shí)驗(yàn)事實(shí) 無(wú)法解釋用炭黑作填料的膠粘劑及導(dǎo)電膠的膠接現(xiàn)象 無(wú)法解釋由兩種以上互溶高聚物構(gòu)成的膠接體系的膠接現(xiàn)象 不能解

9、釋溫度、濕度及其它因素對(duì)剝離實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響缺陷貢獻(xiàn)第三章 膠粘劑擴(kuò)散理論v觀點(diǎn)：膠粘劑和被粘物分子通過相互擴(kuò)散而形成 牢固接頭。v特點(diǎn)：1.膠接強(qiáng)度與接觸時(shí)間，膠接溫度，膠接壓力，膠層厚度有關(guān)系。2.膠粘劑分子量越高越不利擴(kuò)散。3.分子鏈的柔韌性增加，側(cè)基減少，有利分子擴(kuò)散，膠接強(qiáng)度也有增加。4.極性與極性和非極性與非極性聚合物之間都具有較高的粘附力。缺點(diǎn)：不能解釋高聚物以外的膠粘現(xiàn)象。第三章 膠粘劑機(jī)械結(jié)合理論v觀點(diǎn)：該理論認(rèn)為，粘合劑浸透到被粘物表面的空隙中，固化后就象許多小鉤和椎頭似地把粘合劑和被粘物發(fā)生純機(jī)械咬合與鑲嵌，這種細(xì)微的機(jī)械結(jié)合對(duì)多孔性表面更為顯著。特點(diǎn)：機(jī)械連接力和摩擦力有

10、關(guān)。F:摩擦力；W：法線壓力；H：固體表面的凹凸高度；1/:單位長(zhǎng)度的凹凸高度。缺點(diǎn)：對(duì)非多孔材料黏結(jié)無(wú)法解釋。第三章 膠粘劑化學(xué)鍵理論v觀點(diǎn)：化學(xué)鍵理論認(rèn)為粘合劑與被粘物之間除存在范德華力外，有時(shí)還可形成化學(xué)鍵。化學(xué)鍵的鍵能比分子間的作用大的多，形成較多的化學(xué)鍵對(duì)提高膠接強(qiáng)度和改善耐久性都具有重要意義。v優(yōu)點(diǎn)：對(duì)膠接現(xiàn)象可以部分解釋。v缺點(diǎn)：無(wú)法解釋不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的膠接現(xiàn)象。第三章 膠粘劑其它膠接理論配位鍵理論配位鍵理論弱界面層膠接理論弱界面層膠接理論五環(huán)說五環(huán)說膠接強(qiáng)度膠接強(qiáng)度膠粘劑膠粘劑被膠接材料被膠接材料環(huán)境環(huán)境 分子結(jié)構(gòu)分子結(jié)構(gòu) 配方設(shè)計(jì)配方設(shè)計(jì) 性質(zhì)性質(zhì) 表面處理表面處理 操作工藝

11、操作工藝 環(huán)境介質(zhì)環(huán)境介質(zhì) 應(yīng)力狀況應(yīng)力狀況第三章 膠粘劑 膠接過程是一個(gè)復(fù)雜的過程，以上幾種膠接理論即有實(shí)驗(yàn)事實(shí)作依據(jù)，又都存在有局限性。對(duì)于固體和膠粘劑產(chǎn)生膠接作用的原因，可概括為：（1）相1和相2機(jī)械結(jié)合作用。包括：膠釘理論（anchoring）；被膠接固體經(jīng)表面處理后產(chǎn)生觸須（whisker）狀凸起，相1與相2糾纏咬合（interlocking）。（2）相1和相2的化學(xué)吸附結(jié)合作用。包括：通過相互擴(kuò)散，在分子之間產(chǎn)生分子間的拉引作用力（內(nèi)聚力）；相1相2密切接觸，產(chǎn)生分子間的拉引作用力；相1和相2通過化學(xué)鍵結(jié)合在一起?？傊?，膠接效果是主價(jià)力、次價(jià)力、靜電引力和機(jī)械作用力等綜合作用的結(jié)果

12、。總結(jié)總結(jié)第三章 膠粘劑3.3如何正確選擇膠粘劑 第三章 膠粘劑v應(yīng)考慮五個(gè)方面：1.被粘接材料的性質(zhì)2.被粘接體應(yīng)用的場(chǎng)合及受力情況3.粘接過程有無(wú)特殊要求4.粘接效率和粘接成本5.同材料或不同材料間實(shí)施膠接，應(yīng)對(duì)膠粘劑進(jìn)行選擇膠接工藝中最主要三個(gè)環(huán)節(jié)：1.選擇膠粘劑2.膠接接頭設(shè)計(jì)3.表面處理 膠接強(qiáng)度膠接強(qiáng)度被膠接物的被膠接物的表面狀態(tài)表面狀態(tài)弱界面層弱界面層內(nèi)應(yīng)力內(nèi)應(yīng)力交聯(lián)度交聯(lián)度極性極性分子量及分分子量及分子量分布子量分布膠粘劑的膠粘劑的固化固化膠層厚度膠層厚度影響膠接強(qiáng)度的因素第三章 膠粘劑3.4各種膠粘劑介紹 硅酸鹽類：硅酸鹽水泥、硅酸鈉（水玻璃）硅酸鹽類：硅酸鹽水泥、硅酸鈉（水

13、玻璃）磷酸鹽類：磷酸磷酸鹽類：磷酸-氧化銅氧化銅 硫酸鹽類：石膏硫酸鹽類：石膏 陶瓷：氧化鋯、氧化鋁陶瓷：氧化鋯、氧化鋁 淀粉類：淀粉、糊精淀粉類：淀粉、糊精 蛋白類：大豆蛋白、血蛋白、骨膠、魚膠、酪素、蟲膠蛋白類：大豆蛋白、血蛋白、骨膠、魚膠、酪素、蟲膠 天然樹脂膠、天然橡膠天然樹脂膠、天然橡膠 礦物膠：礦物蠟、瀝青礦物膠：礦物蠟、瀝青 熱塑性：聚醋酸乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯醇縮甲醛、熱塑性：聚醋酸乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯醇縮甲醛、聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚氨酯、聚酰胺、飽聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚氨酯、聚酰胺、飽和聚酯等和聚酯等 熱固性：脲醛樹脂、酚醛樹脂、間苯二酚樹脂、三熱固性：脲醛樹脂

14、、酚醛樹脂、間苯二酚樹脂、三聚氰按樹脂、環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯、聚異氰酸酯、聚氰按樹脂、環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯、聚異氰酸酯、呋喃樹脂等呋喃樹脂等樹脂型樹脂型橡膠型橡膠型復(fù)合型復(fù)合型氯丁橡膠、丁腈橡膠、丁苯橡膠、丁基橡膠、氯丁橡膠、丁腈橡膠、丁苯橡膠、丁基橡膠、聚硫橡膠、端羧基橡膠、有機(jī)硅橡膠、熱塑聚硫橡膠、端羧基橡膠、有機(jī)硅橡膠、熱塑性橡膠性橡膠酚醛酚醛-聚乙烯醇縮醛、酚醛聚乙烯醇縮醛、酚醛-氯丁橡膠、酚醛氯丁橡膠、酚醛-丁腈橡膠、環(huán)氧丁腈橡膠、環(huán)氧-酚醛、環(huán)氧酚醛、環(huán)氧-聚酰胺、環(huán)氧聚酰胺、環(huán)氧-丁腈橡膠、環(huán)氧丁腈橡膠、環(huán)氧-聚氨酯聚氨酯合成有機(jī)合成有機(jī)膠粘劑膠粘劑天然有機(jī)天然有機(jī)膠粘劑膠粘劑無(wú)

15、無(wú)機(jī)機(jī)有有機(jī)機(jī)膠膠粘粘劑劑第三章 膠粘劑無(wú)機(jī)膠粘劑無(wú)機(jī)膠粘劑第三章 膠粘劑即由無(wú)機(jī)鹽、無(wú)機(jī)酸、無(wú)機(jī)堿和金屬氧化物、氫氧化物等無(wú)機(jī)物組成的膠粘劑。v按化學(xué)成分：硅酸鹽，磷酸鹽，硫酸鹽，硼酸鹽等。v按固化機(jī)理：氣干型，水固型，熱熔型，反應(yīng)型。v特點(diǎn)：耐熱性，阻燃性，耐光性，耐油性比有機(jī)膠粘劑好，抗老化，原料價(jià)廉。（一般耐9001000）A、熱熔型膠粘劑熱熔型膠粘劑低熔點(diǎn)金屬（如錫焊），玻璃、陶瓷等B、水固型膠粘劑水固型膠粘劑：有水泥，石膏第三章 膠粘劑v基料：由酸式磷酸鹽、偏磷酸鹽、焦酸鹽為基料或直接由酸與金屬氧化物、鹵化物、氫氧化物、堿性鹽類、硅酸鹽、硼酸鹽等的反應(yīng)產(chǎn)物為基料。v固化劑：金屬氧化

16、物、氫氧化物、硼酸鹽、硅酸鹽以及金屬鹽等。v特點(diǎn)：固化溫度低，使用溫度低。與硅酸鹽膠粘劑相比,其耐水性較好、固化收縮率小、高溫強(qiáng)度大。v用于：粘接金屬、陶瓷、玻璃等。C C、磷酸鹽類膠粘劑、磷酸鹽類膠粘劑v例：氧化銅磷酸鹽膠粘劑v氧化銅制備：900oC灼燒一定時(shí)間冷卻研磨200目v磷酸鹽制備：Al(OH)3溶解于H3PO4得外觀白色透明的粘性液體（酸性磷酸鋁）膠粘劑：酸性磷酸鋁：氧化銅粉=1：5調(diào)制均勻v固化條件：涂上，室溫放置一段時(shí)間后，非常緩慢加熱到100oC，保持1h即可。v磷酸膠粘劑能耐-701300高、低溫,如果加入高熔點(diǎn)的化合物(氧化鋯、氧化鋁等),可提高到1500左右。第三章 膠粘劑第三章 膠粘劑v硅酸鹽類膠粘劑：一般以堿金屬硅酸鹽為基料,加入固化劑和填料等配制而成。耐溫，耐水、耐油、耐熱和電氣絕緣性能。v通式為：M2O.nSiO2.H2O來(lái)表示。vM金屬有Li,Na,K。vn為SiO2和H2O的比值，與性能有密切關(guān)系。以硅酸鈉為例，當(dāng)n=3粘接溫度最高，當(dāng)n=5耐水性最小，耐水性Li+K+Na+。v應(yīng)用：金屬、陶瓷、玻璃、石材、包裝箱等多種物質(zhì)的粘接，以及有耐熱、防火要