胶黏剂复习提纲上

第一讲绪论概念胶粘剂：是一类单组分或多组分的，具有优良粘接性能的，在一定条件下能使被胶接材料通过表面粘附作用紧密地胶合在一起的物质，又称粘合剂、粘接剂，简称胶。采用胶粘剂将各种材料或部件连接起来的技术称为胶接技术。粘合：两个表面依靠化学作用、物理作用或两者兼有的作用使之结合在一起的状态。内聚：单一物质内部各粒子靠主价力、次价力结合在一起的状态。粘附破坏：胶粘剂和被粘物界面处发生的目视可见的破坏。内聚破坏：胶粘剂或被粘物内部发生的目视可见的破坏。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：胶粘剂通过化学反应或物理作用（如聚合、氧化、凝胶化、水合、冷却、挥发性组分的蒸发等）获得并提高胶接强度等性能的过程。贮存期：在规定条件下，胶粘剂仍能保持其操作性能和规定强度的最长存放时间。适用期：配制后的胶粘剂仍能维持其可用性能的时间，同使用期。固体含量：在规定的测试条件下、测得的胶粘剂中不挥发性性物质的质量百分数。胶粘剂的特点，优点和缺点特点：1、粘结无破坏性；2、轻质性；3、无机胶粘剂具有优良的耐温性。优点：1、可实现不同种类或不同形状材料之间的连接；2、粘接为面际连接，应力分布均匀，不易产生应力破坏、延长结构寿命；3、密封性能好、隔开被粘物，可减少不同金属连接的电位腐蚀；4、提高生产效率，降低成本；5、减轻结构质量；6、可赋予被粘物体特殊性能（导电胶、导磁胶等）。缺点：1、耐候性差；2、胶接的不均匀扯离和剥离强度低，容易在接头边缘首先破坏；3、溶剂型胶粘剂易挥发，某些溶剂易燃、有毒；4、胶接质量受多种因素影响，不够稳定，且不能无损探伤。第二、三讲胶接基础与胶接有关的因素界面相关因素：湿润程度，接触角，被胶接体的临界表面张力和胶粘剂的表面张力的关系，胶接张力，胶接功，扩散系数，界面张力，溶解度参数，固化后的胶粘剂和被胶接材的临界表面张力的关系等。胶粘剂相关因素：胶粘剂分子化学构造，分子量及分子量分布，固含量，流动性，粘附力，粘弹性，内聚力，延伸率，固化方法，固化温度，表面张力等。胶接材料因素：如木材的组织构造，密度，强度，含水率，表面张力，表面平滑度，纹理，纤维方向，抽提物，早晚材及边心材的物理化学差异，胶接面的吸附污染等。胶接工艺相关因素：涂胶量，陈化时间，加压压力，加压时间，胶接温度等。胶接理论吸附理论论点：胶接作用是胶粘剂分子与被胶接物分子在界面层上相互吸附产生的。胶接作用是物理吸附和化学吸附共同作用的结果。而物理吸附则是产生胶接作用的普遍性原因。结论：1、吸附理论强调胶粘剂与被胶接材料表面间的距离是产生胶接力的必要条件。2、胶接体系内分子接触区的稠密程度是决定胶接强度的主要因素。3、只要胶粘剂在固化或硬化前完全湿润被胶接材料的表面，分子间的作用力就足以产生很高的胶接强度。但许多事实又表明，胶粘剂充分湿润胶接材料的表面，是产生高胶接强度的必要条件，而不是充分条件。缺陷：吸附理论把胶接作用主要归于分子间的作用力。它不能圆满地解释胶粘剂与被胶接物之间的胶接力大于胶粘剂本身的强度相关这一事实。机械胶接理论论点：胶粘剂会渗入被胶接物内的空隙中固化成胶钩或胶钉，达到机械连接被胶接物的目的。机械连接形式与浸润、分子间作用力无关，故称锚固或紧固作用。结论：1、胶钉越多，胶粘剂渗透得越深，孔隙填充越满，胶接强度越高。2、胶粘剂必须是能流动的液体或加热能变成液体；胶粘剂要有足够的固体含量，它是决定产生胶接强度的主要物质。缺陷;机械结合理论不能解释非多孔性材料，如表面光滑的玻璃等物体的胶接现象，也无法解释由于材料表面化学性能的变化对胶接作用的影响。但许多事实证明，机械结合力是吸附作用胶接力的第二大成因。扩散理论论点：链状分子胶粘剂的分子链或链段扩散渗透到材料中互相交织，形成一个具有互相穿透的高分子网络结构的过渡区，获得很高的胶结强度。这一需大分子与胶接材料表面要相溶，二需存在扩散。结论;1、适当降低分子量，有助于提高扩散系数，改善胶接性能。提高接触时间和胶接温度都能增强扩散作用。2、扩散理论解释聚合物的自粘作用已得到工人，它能结识许多工艺因素对胶接性能的影响，也能解释胶粘剂组分对胶接性能的影响。3、某些胶粘剂中加入增塑剂和填料可以提高胶接强度。缺陷：无法解释金属、陶瓷和玻璃等无机物的胶接现象。静电理论论点：在胶接接头中存在双电层，双电层的静电吸引力提供了胶接力。结论：1、剥离速度不同时的粘附力不同，解释了粘附力与剥离速度有关的实验事实，克服了吸附理论的不足。缺陷;静电力对胶接强度的贡献可以忽略不计。无法解释炭黑填料胶和导电胶的胶接，也无法解释两种以上互溶高聚物构成胶接体系的胶接。化学键理论论点：胶结作用主要是胶粘剂与被粘物通过分子间化学反应产生的主价键（主要是离子键、共价键）作用的结果。结论：1、通过体系中的活性基团形成化学键。2、通过偶联剂使胶粘剂和被粘物分子间成键。3、通过表面处理获得活性基团成键。缺陷：无法解释大多数不发生化学反应的胶接现象。总结：胶接是一个复杂过程，很难用单一理论解释。胶接强度取决于多种因素，内因如胶粘剂和被粘物的物化性质，外因如固化环境参数、胶接工艺等。胶接效果是主价力、次价力、静电力和机械作用共同作用的结果。需要根据实际灵活应用有关理论指导胶接，获得良好胶接效果。胶接界面化学为形成良好的胶接，首先要求胶粘剂分子和被胶接物分子充分接触。为此，一般要将被胶接体表面的空气、或者水蒸气等气体排除，使胶粘剂和被胶接物接触。即将气——固界面转换成液——固界面，这种现象叫做润湿，其润湿能力叫做润湿性。1、如何获得良好的湿润效果？选择能起良好湿润效果的胶粘剂，对被粘物表面预先清洁和表面处理。2、什么是湿润不良的界面缺陷？表面为湿润的微细孔穴，胶接时未排尽或胶粘剂带入的气泡，材料局部的不均匀性会影响湿润效果，造成在湿润不良的界面缺陷周围的应力集中，应尽量排除。3、判断湿润性的方法用接触角来判断湿润性（液滴在表面铺开不成水珠或半球则接触角小于90°，判断为湿润）。胶接破坏胶接接头在材质上是不完全连续的，通常是应力集中部位，在外力和环境应力作用下，可能导致接头破坏。单位胶接面积或单位胶接长度上所能承受的最大载荷称为接头的破坏强度。胶接接头1、搭接接头由两个被胶接部分的叠合，胶接在一起所形成的接头2、面接接头由两个被胶接物主表面胶接在一起所形成的接头3、对接接头被胶接物的两个与主表面垂直的端面胶接形成的接头4、角接接头一被胶接物与主表面垂直的端面与另一被胶接物的主表面胶接形成的接头接头胶层的四种受力情况拉应力：外力与胶接面垂直，且均匀分布于整个胶接面。剪切力：外力与胶接面平行，且均匀分布于胶接面上。剥离力：外力与胶接面成一定角度，并集中分布在胶接面的某一线上。劈裂力（不均匀扯离力）：外力垂直于胶接面，但不均匀分布在整个胶接面上。内聚破坏：胶粘剂或被粘物内部发生的目视可见的破坏，主要取决于材料自身的强度。界面破坏：又称粘附破坏，是胶粘剂和被粘物界面处发生的目视可见的破坏，主要是被胶接物可粘性差造成的。、胶粘剂的分类固化方式分类固化类型具体固化方式胶粘剂品种溶剂挥发型溶剂型水淀粉、聚乙烯醇、羧甲基纤维素有机溶剂氯丁二烯橡胶溶剂型、聚醋酸乙烯乳液型聚醋酸乙烯酯乳液化学反应型两液型催化剂型脲醛树脂、三聚氰胺树脂加成反应型环氧树脂、间苯二酚树脂交联反应型水性高分子异氰酸酯一液型热固反应型加热固化型酚醛树脂、三聚氰胺树脂抢夺反应型聚氨酯树脂、α-烷基氰基丙烯酸酯其他反应型光化学反应型树脂、厌氧性固化树脂、压敏胶冷却冷凝型骨胶、热熔胶固化方式：溶剂型，加热、红外照射或自然风干固化；反应型，按设计使用催化剂、交联剂或其它反应剂固化，或在光、紫外线、加热或压力下固化；冷凝型，如热熔胶冷却固化。物理形态分类液态型水溶液型聚乙烯醇、纤维素、脲醛树脂、酚醛树脂、三聚氰胺树脂、硅酸钠非水溶液型硝酸纤维素、醋酸纤维素、聚醋酸乙烯、氯丁橡胶、丁腈橡胶乳液（胶乳）聚醋酸乙烯酯、聚丙烯酸酯、天然橡胶、氯丁橡胶、丁腈橡胶无溶剂型环氧树脂、聚酯丙烯酸、α-氰基丙烯酸酯固态型粉状淀粉、酪素、聚乙烯醇氧化铜片、块状鱼胶、松香、虫胶、热熔胶细绳状环氧胶棒、热熔胶胶膜酚醛-聚乙烯醇缩醛、酚醛-丁腈、环氧-丁腈、环氧-聚酰、酚醛树脂带状型粘附型热封型膏状与腻子型主要成分分类胶粘剂分为无机胶粘剂和有机胶粘剂两大类。无机胶粘剂包括硅酸盐类、磷酸盐类和硫酸盐类等；有机胶粘剂分为天然有机胶粘剂和合成有机胶粘剂，合成有机胶粘剂还可分为树脂型、橡胶型和复合型。用途分类耐水性分类应用方法分类作业1、影响胶粘剂胶接强度的因素有哪些？可以用哪些胶接理论解释？影响胶接强度的因素有胶粘剂分子的结构、分子量及其分布，胶粘剂的粘度及其分子的交联程度和极性，胶粘剂及其环境的pH值，还有胶粘层的厚度。可以用吸附理论，机械结合理论，扩散理论，静电理论和化学键理论来解释。2、胶粘剂的固化或硬化方式。溶剂型胶粘剂随溶剂挥发固化，故选择加热、红外照射和自然风干固化，乳液型随水分挥发固化，固化方式同上；冷凝型如热熔胶冷却固化；反应型可分为化学和物理条件固化，化学类多加催化剂、交联剂等固化剂固化，物理类则有光引发、紫外照射、加热和压力等固化。3、形成胶接的条件？胶粘剂应具有适当的湿润性；胶粘剂与被粘物形成界面扩散；胶粘剂与被粘物分子间形成胶接键。4、如何判断湿润性？一、用接触角判断，接触角θ小于90°为湿润；二、用胶接功方程Wa=YSV+YLV−YSL=YLV(1+cosθ)来判断，Wa越大湿润性越好；三、用铺展系数S=YSV−YSL−YLV来判断，S≥0能湿润。第4讲脲醛树脂（UF树脂）特点成本低廉，原料丰富，固化胶层无色，操作性好，胶接性能好。可用于人造板和木材加工。会释放甲醛，具有毒性，耐水性差，固化后胶层脆性大，耐老化性能差。原料尿素甲醛原理靠尿素和甲醛加成产生的羟甲基反应生成次甲基或醚键固化脲醛树脂的工艺关键是控制UF比值，U/F比值大即尿素多，反应生成的羟甲基少，胶接性能差，释放的游离甲醛少，U/F比值小即甲醛多，反应生成的羟甲基多，胶接性能好，释放的游离甲醛多。改性改进耐水性共混聚乙烯醇缩甲醛、聚醋酸乙烯乳液、异氰酸酯、丙烯酸酯乳液；共聚苯酚、单宁、三聚氰胺酸性盐、间苯二酚、苯胺、糠醛。引入三聚氰胺，形成三维网状结构，封闭亲水基团，中和胶层中的酸防讲解，提高耐水性。改进稳定性调pH值至8~9，降低固含量，UF比值越大，加入5%甲醇、变形淀粉及分散剂、硼酸盐、镁盐组成的复合添加剂都可以提高稳定性。改进耐老化性UF树脂老化是胶层老化龟裂开胶脱落，加入一定量热塑性树脂如聚乙烯醇提高耐老化性。其它改性木素-UF树脂干、湿态胶合强度都很高，耐水性好，环保。面粉-UF树脂降低制品吸水率，提高拉伸强度和胶合强度。UF共聚物、乙二醛和氯化铵的共混胶粘剂固化快速，耐水性好，残留甲醛低。固化酸性条件下固化：加热加压下自身固化，但时间长，交联度低、固化不完全、胶接质量差。故加入固化剂（如果木材酸性较强可以不加）催化固化。降低pH值，提高固化温度可加速固化。固化环境酸性越强脲醛树脂分子量增长越快，但胶合强度维持时间越短，胶层开裂越容易发生，pH值保持在4.5~5.0内较好。其它游离甲醛的控制来源：未反应的甲醛，缩聚阶段释放的甲醛，使用时固化释放的甲醛手段合成工艺一、增大总体U/F比值二、改进合成工艺：分次加入尿素，控制缩聚阶段pH值，采用中、低温合成工艺和脱水工艺三、使用甲醛捕捉剂四、加入强氧化剂氧化甲醛五、合理使用固化剂胶接工艺一、提高热压温度、延长热压时间、降低板材含水率二、对人造板后处理第5讲三聚氰胺树脂特点胶接强度高，热稳定性、耐沸水能力高，低温固化能力强，硬度高，耐磨性优异，耐药剂性好。胶本身低温易冻结、保存性能差，固化后因为硬度和脆性高，容易产生裂纹。脲醛树脂只能用于室内，三聚氰胺-脲醛树脂（MUF）则可以用于条件颇为恶劣的室外。原料三聚氰胺甲醛原理靠氨基和甲醛加成产生的羟甲基缩合成次甲基或醚键固化三聚氰胺树脂合成的关键因素是三聚氰胺和甲醛的摩尔比，摩尔比在1:2以下时干强度下降，湿强