胶黏剂与涂料-第一章.

第一章胶接基础胶粘剂与涂料Chap.1胶接基础1.1序言1.2胶粘剂的组成和分类1.3接头强度的解释1.4胶接流变学与胶接破坏1.5与胶接相关的因素1.6胶粘剂的选择1.1序言1、定义：望文生义国家标准通过粘〔黏〕附作用，能使被物粘结合在一起的物质．所谓黏附作用是指两个表面接触时依靠物理力化学力结合在一起的现象．胶：一类具有粘附性能的物质的总称；粘：多音字ＮＩＡＮ同（黏）胶的示性形容词ＺＨＡＮ完成胶接的动词剂：多种物质的混合物1.1序言1、定义：未尽之意日本：在两个或两个以上材料间介入第三材料作为中间层，使材料相互结合起来，起结合作用的第三物质称为胶粘剂。自编：凡能润湿成一层薄膜，依靠这层薄膜在一定条件下固化或硬化，在两个相同或不同表面之间形成物理力、化学力或二者兼有之力使之结合在一起并能在一定条件下满足使用要求的物质。1.1序言1、定义：关键词汇粘〔黏〕附两个表面依靠化学力、物理力或两者兼有的力使之结合在一起的状态。润湿因液体亲和固体而在其表面扩散的现象。固化胶粘剂通过化学反应（聚合、交联等）获得并提高胶接强度等性能的过程。硬化胶粘剂通过物理作用（如结晶、冷却、挥发性组分的蒸发等），变硬并提高胶接强度等性能的过程。1.1序言2、胶粘剂的发展历史：√世界情况：四方面提高：三大体系：①树脂②橡胶③混合•天然——合成；•单一——复合；•水溶——耐水；•高能耗——低能耗1.1序言2、胶粘剂的发展历史：√我国情况：源远流长历史相对落后明代与时俱进当今黄帝煮胶万里长城秦俑战车灵隐主梁５０年代引进８０年代完善９０年代提高明代萌芽清朝误国民国混战20世纪初，合成树脂的出现成为粘接技术发展史上最重要的划时代的里程碑。1907：美国L.H.Baekland等人发明酚醛树脂，1910年Allied化学公司又开发古马隆树脂，在此基础上，美国于1912年研制成功酚醛树脂胶黏剂。1925:美国试制出天然橡胶型压敏胶；1926：醇酸树脂胶黏剂；1930：英国BritishCyanides公司研制出脲醛树脂胶黏剂；加拿大试制出可小批量生产的聚乙烯醇胶黏剂。前苏联试制成功聚丁二烯橡胶；1931：美国开发氯丁橡胶；1933：德国研制出丁苯和丁晴橡胶，1935年试制生产聚异丁烯；1937:A.G.Bayer公司开发聚氨酯；1939：美国聚醋酸乙烯胶黏剂；20世纪40年代：美国研制出丁基橡胶，1941年开发出三聚氰胺胶黏剂；1942年开发不饱和聚酯胶，1943年使有机硅胶黏剂投入生产；1946：瑞士CibaGeigy公司试制成功双酚A环氧树脂，使胶黏剂品种日趋增多；20世纪50年代，美国在胶黏剂研制中独领风骚，1953年乐泰公司成功研制出厌氧胶黏剂，迄今风靡全球，1955年Eastman(伊士曼）公司研制出a_氰基丙烯酸酯，1958年又试制成功酚醛环氧树脂，1959年杜邦公司的甲基丙烯酸环氧丙酯问世，次年又使EVA聚合物投入生产；20世纪60年代，胶黏剂的研制达到了顶峰，1961年美国Narmco公司高性能耐高温的聚苯并咪唑，同年杜邦公司又研制出同类聚酰亚胺胶黏剂，1962年美国WestingHouse公司开发出聚二苯醚胶黏剂，同年DowCorning公司也研制出无溶剂硅树脂胶黏剂，1965年该公司试制成功脂肪族环氧胶黏剂，1969年英国的Midland公司试制成功聚酚醚胶黏剂。20世纪70年代：胶黏剂工业逐步转入系列化和完善化阶段，这一时期也出现了不少品种，1970年日本曹达公司使1,2-聚丁二烯商品化，英国的ICI公司开发出聚苯醚砜，1975年美国试制端稀型无溶剂硅树脂胶黏剂，杜邦公司研制的液晶聚合物和瑞士CibaGeigy公司的加聚性三嗪树脂胶黏剂；当今：胶黏剂的研制逐步向功能化、高性能化、专业品级化和规模化发展。1.1序言3、胶粘剂在国民经济中的地位：√应用广泛：木材加工方面：人造板（七板）：人造板（七板）：胶合板、（竹）刨花板、FQNQNQ纤维板FQ中纤板NQ人造板（七板）：细木工板NQ地板FQ水泥木丝板水泥人造木（两木）：层积木、集成木。QNQFQN装饰装修（覆面基材）：⑴塑料贴面板NQFQSQ⑵贴面薄木（0.2——0.5——0.8㎜）：成卷薄木NQ+PVAC层集薄木API（湿固聚氨酯）改性FQ集成薄木EP+聚酰胺⑶人造单板（纸质胶膜）：华丽板SQDAP宝利板UP酚醛胶膜FQ家具制造：榫接：皮骨胶NQPVAC拼接：EVACREP粘贴：PVF各类乳胶1.1序言3、胶粘剂在国民经济中的地位：其他行业：建筑装修①包装材料纸质松香淀粉水玻璃②机械制造铸造FQ糠醛树脂PU腻子③生活用品鞋CRPI④航空航天蜂窝材料磷酸盐系列1.1序言3、胶粘剂在国民经济中的地位：√应用意义：代木、节木：板种胶合板刨花板纤维板耗木2.2—2.51.3—1.82.5—3.0代木5.03.05.6—5.71.1序言3、胶粘剂在国民经济中的地位：√应用意义：改善性能：各向异性变形美化易燃易腐提高效率：涂料——饰面榫接——胶接1.1序言3、胶粘剂在国民经济中的地位：√应用现况：木工用胶60%其中：NQ85.2%FQ6.3%PVAC6.1%MF2.1%其它0.3%1.2胶粘剂的组成及分类1、胶粘剂的组成：√必备成分——粘料（binder）：胶粘剂配方中起粘附作用的主要物质。1.2胶粘剂的组成及分类1、胶粘剂的组成：√充分成分——辅料：交联剂：•固化剂（curingagent）直接参与化学反应使胶粘剂固化的成分•促进剂（accelerator）促进化学反应使胶粘剂低温、快速固化的成分•偶联剂（）通过架桥作用，与胶粘剂及被粘物发生化学反应而提高强度的成分。1.2胶粘剂的组成及分类1、胶粘剂的组成：√充分成分——辅料：填料（filler）：•增粘剂（tackifier）能增加胶液粘性或扩展胶粘剂黏接范围的固体物质•增稠剂（thickener）为增加胶粘剂的表观粘度而加入的非黏性固体物质。1.2胶粘剂的组成及分类1、胶粘剂的组成：√充分成分——辅料：填料（filler）：填料用材料：•有机物：淀粉、蛋白、单宁、木粉、木素•无机物：炭黑、钛白、锌白、炭白、双飞粉、膨润土、高岭土•金属粉末：铜、铝、铁1.2胶粘剂的组成及分类1、胶粘剂的组成：√充分成分——辅料：填料（filler）：填料的作用：有利操作：增稠、触变缓冲应力：温度、缩聚、提高强度：交联赋予功能：导电、导磁、导热1.2胶粘剂的组成及分类1、胶粘剂的组成：√充分成分——辅料：稀释料：用来降低胶粘剂固体含量及粘度的液体添加成分溶剂广义：溶剂、增溶剂、稀释剂。狭义：溶剂分散剂1.2胶粘剂的组成及分类1、胶粘剂的组成：√充分成分——辅料：增韧剂（flexibilizer）、增塑剂用于改善胶粘剂的脆性，提高其韧性的物质而添加的昂贵成分。其它：防火剂、防老剂、防腐剂、阻聚剂1.2胶粘剂的组成及分类2、胶粘剂的分类：√按固化方式分类：溶剂挥发型：化学反应型：冷却冷凝型：•溶剂型：水、有机溶剂•乳液型：•两液型：催化剂型、加成反应型、交联反应型•一液型：热固型、抢夺反应型、其它反应型1.2胶粘剂的组成及分类2、胶粘剂的分类：√按物理表观形态分类：液态型：水溶液、非水溶液、乳液（胶乳）、无溶剂型。固态型：粉状、片块状、胶膜。带状：黏附型、热封型。膏状与腻子型：1.2胶粘剂的组成及分类2、胶粘剂的分类：√按主要化学成分分类：无机胶粘剂：硅酸盐类、磷酸盐类、硫酸盐类、陶瓷。有机胶粘剂：•天然有机胶粘剂：•合成有机胶粘剂：淀粉类、蛋白类、天然树脂类、天然橡胶类、沥青类•树脂型：热塑性、热固性•橡胶型•复合型1.2胶粘剂的组成及分类2、胶粘剂的分类：√按用途分类：结构胶：酚醛树脂胶、环氧——酚醛胶等非结构胶：聚醋酸乙烯、聚丙稀酸酯、橡胶类等特种胶：导电胶、导热胶、光敏胶等1.3接头强度的解释1.3.1胶合理论1、机械理论（产生胶接力的第二位次要因素）依据：粗化增强套接强度＞搭接强度解释：机械结合力与摩擦力有关。它必然与压力、表面不平整度有关。机械摩擦力润湿液体胶粘剂渗透变定胶钉、钩、锚胶接接头实例：无机胶中氧化铜与磷酸的固化反应，套接强度＞搭接强度（对接强度）；机械结合理论对于木材这种多孔质的被胶接材料显得尤为重要（木材表面存在的大量的纹孔和暴露在外的细胞腔是形成胶钉作用的有力条件）。不足：无法解释化学处理的增强作用,不能解释非多孔性材料（如玻璃）的胶接。2、扩散理论（胶黏剂分子与被粘物通过相互扩散产生分子缠绕强化结合而产生胶接强度）依据：金属扩散塑料冷封接塑料热熔接解释：过渡层大分子摩擦力润湿T、P热塑性液胶扩散穿插介面消失胶接接头帚化溶剂挥发√扩散理论认为：高分子化合物之间的胶接作用与它们的互溶特性有关。当他们极性相似时有利于互溶扩散。√依据扩散的热力学条件，只有同类高分子化合物才能互溶和扩散，因此扩散理论（适用于解释同种或结构、性能相近的高分子化合物的胶接）。√依据扩散的动力学条件，适当降低分子量，提高两种聚合物的接触时间和胶接温度，都将增强扩散作用，提高胶接强度。不足：不能解释三相交联物质的胶接现象，不能解释金属与陶瓷、玻璃等无机物的交接现象。3、吸附理论（胶接作用是物理吸附和化学吸附共同作用的结果，而物理吸附则是胶接作用的普遍性原因）依据：近程分子力即范德华力的客观存在解释：根据吸附作用能可知：胶黏剂与被胶接物极性越大，接触得越紧密，吸附作用越充分，物理吸附对胶接的作用越大。吸附近程分子力润湿T、P胶液比表面靠近≤100nm胶接接头T、P实例：醋酸乙烯-氯乙烯-顺丁烯二酸共聚物胶接玻璃，剥离强度与羧基浓度有关。物理吸附是固体表面由于范德华力的作用能够吸附液体和气体。范德华力包括偶极力、诱导偶极力和色散力。吸附理论优点：正确地把胶接理论与分子间作用力联系在一起。吸附理论不足：把胶接作用主要归因于分子间作用力。不能圆满解释胶黏剂与被胶接物之间胶接力大于胶黏剂本身的强度这一事实。不能解释胶接力的大小与剥离速度有关的事实。不能解释极性的α-氰基丙烯酸能胶接非极性的聚苯乙烯类化合物的现象；不能解释高分子化合物极性过大，胶接强度反而下降的事实。不能解释网状高聚物，当分子量超过5000时，胶接力几乎消失的现象。另一方面，许多胶接体系无法用范德华力解释，而与酸碱配位有关。如酸性沥青在碱性石灰上胶接牢固，在花岗岩上则不牢；表面成碱性的钛酸钡粉是酸性聚合物的良好填料，却不能增强聚碳酸酯等碱性聚合物。基于此，Fowkes提出酸碱作用理论。4、化学键理论（胶接作用是化学键力作用的结果，化学键力包括离子键、共价键和金属键）依据：化学处理新相生成解释：不足：无法解释惰性物质胶接化学键化学键力润湿、迁移T、P胶液接触化学反应胶接接头活性基团实例：硫化橡胶与黄铜表面形成硫化亚铜，通过硫原子与橡胶分子的双键形成化学键。聚氨酯胶接木材、皮革等。化学键形成途径：通过胶黏剂与被胶接物中的活性基团形成化学键：如活泼氢与-NCO、-COOH、-COCL反应：这类反应可能发生在羧基橡胶与聚酰胺类纤维或塑料的体系中。如羟基与-NCO、环氧基、R-CH2-OH反应：如异氰酸酯或环氧树脂胶黏剂与纤维素、玻璃交接时，可能发生上述反应。通过偶联剂使胶黏剂与被粘物之间形成化学键偶联剂：一般含有两类基团。其中一类可与胶黏剂分子发生化学反应；另一类基团或其水解形成的基团，可与被粘物表面的氧化物或羟基发生化学反应，从而实现胶黏剂与被胶接表面的化学键连接。应用最多的偶联剂是硅烷及其衍生物。其通式为：X3Si(CH2)nY其中X为可水解的基团，水解后生成羟基并与被胶接表面的基团发生反应。Y是能与胶黏剂发生反应的基团。硅烷基过氧化物偶联剂，它在热的作用下分解成自由基，可与烯类聚合物发生作用，从而促进烯类聚合物的胶接。通过表面处理获得化学基团，与胶黏剂形成化学键如：聚乙烯薄膜经电晕放电处理可产生-CO、-OH、-ON2、-NO3等活性基团，胶接时，与相应的胶黏剂分子可发生化学反应。金属材料的表面处理。如氧化、