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1、第三章 其它高分子材料 -纖維涂料膠黏劑 材料學(xué)院材料學(xué)院 李曉萌李曉萌3.2 纖維纖維 纖維是指纖維是指長度比直徑大得多的柔韌的絲狀物長度比直徑大得多的柔韌的絲狀物。合成纖維是。合成纖維是由熱塑性樹脂在粘流溫度以下,經(jīng)過拉伸取向而制得的。纖維由熱塑性樹脂在粘流溫度以下,經(jīng)過拉伸取向而制得的。纖維與塑料的區(qū)別不在于分子組成和結(jié)構(gòu),而是聚集態(tài)結(jié)構(gòu),它是與塑料的區(qū)別不在于分子組成和結(jié)構(gòu),而是聚集態(tài)結(jié)構(gòu),它是分子鏈沿纖維軸向高度取向的。分子鏈沿纖維軸向高度取向的。 合成纖維具有優(yōu)良的性能,例如強(qiáng)度大、彈性好、耐磨、合成纖維具有優(yōu)良的性能,例如強(qiáng)度大、彈性好、耐磨、耐腐蝕、不怕蟲蛀等。因而廣泛地用于工
2、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人們?nèi)粘D透g、不怕蟲蛀等。因而廣泛地用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人們?nèi)粘I钪?。生活中?隨著高科技的發(fā)展,現(xiàn)在已制造出很多高功能性(如抗靜隨著高科技的發(fā)展,現(xiàn)在已制造出很多高功能性(如抗靜電、吸水性、阻燃性、滲電、吸水性、阻燃性、滲 透性、抗水性、抗菌防臭性、高感光透性、抗水性、抗菌防臭性、高感光性)纖維及高性能纖維(如全芳香族聚酯纖維、全芳香族聚酰性)纖維及高性能纖維(如全芳香族聚酯纖維、全芳香族聚酰胺纖維、高強(qiáng)聚乙烯醇纖維、高強(qiáng)聚乙烯纖維等)胺纖維、高強(qiáng)聚乙烯醇纖維、高強(qiáng)聚乙烯纖維等)。 纖維天然纖維:棉、毛、絲、麻等化學(xué)纖維人造纖維合成纖維再生纖維素纖維:粘膠纖維、銅氨纖維等再生蛋白質(zhì)
3、纖維:酪素纖維、玉米蛋白質(zhì)纖維等纖維素酯纖維:二醋酯纖維、三醋酯纖維等雜鏈纖維:聚酰胺纖維、聚酯纖維 聚氨酯彈性纖維、聚酰亞胺纖維等碳鏈纖維:聚丙烯腈纖維、聚乙烯醇縮醛纖維 聚氯乙烯纖維、聚烯烴纖維、含氟纖維纖維的分類纖維的分類細(xì)度細(xì)度:表示纖維粗細(xì)的指標(biāo),有以下:表示纖維粗細(xì)的指標(biāo),有以下3種表示方法:種表示方法:a.支數(shù)支數(shù):單位質(zhì)量(:單位質(zhì)量(g)的纖維所具有的長度()的纖維所具有的長度(m)。如)。如1g重的纖維長重的纖維長100m,稱,稱100支。對于同一種纖維,支數(shù)越高,支。對于同一種纖維,支數(shù)越高,表示纖維越細(xì),主要用于棉纖維。表示纖維越細(xì),主要用于棉纖維。對不同纖維,因它們的
4、密度不同,故它們的粗細(xì)不能用支數(shù)對不同纖維,因它們的密度不同,故它們的粗細(xì)不能用支數(shù)直接比較。直接比較。b.纖度:纖度:指指1000m長纖維所具有質(zhì)量的克數(shù)。單位是特克斯長纖維所具有質(zhì)量的克數(shù)。單位是特克斯(tex),簡稱特。如),簡稱特。如1000m長的纖維重長的纖維重5g,即纖度為,即纖度為5tex。纖維越細(xì),纖度越小。纖維越細(xì),纖度越小。c.旦旦(denier):):9000m長的纖維所具有質(zhì)量的克數(shù)稱為長的纖維所具有質(zhì)量的克數(shù)稱為“旦旦” ,符號為,符號為D或或d;如;如9000m長的纖維重長的纖維重3g,即為,即為3d。纖維的主要性能指標(biāo)纖維的主要性能指標(biāo)斷裂強(qiáng)度斷裂強(qiáng)度:單位纖度的
5、纖維被拉斷時所承受的最大力。:單位纖度的纖維被拉斷時所承受的最大力。 單位為單位為N/tex。斷裂伸長率斷裂伸長率(延伸度):指纖維被拉伸至斷裂,長度比(延伸度):指纖維被拉伸至斷裂,長度比原來增加的百分?jǐn)?shù),一般用原來增加的百分?jǐn)?shù),一般用表示表示彈性模量彈性模量(初始模量或楊氏模量):指每單位纖度的纖(初始模量或楊氏模量):指每單位纖度的纖維延伸原長的維延伸原長的1%所需的負(fù)荷,單位是所需的負(fù)荷,單位是N/tex。彈性模量大的纖維尺寸穩(wěn)定性好,不易變形,制成的織物彈性模量大的纖維尺寸穩(wěn)定性好,不易變形,制成的織物抗皺性好,反之彈性模量小的纖維制成的織物容易變形??拱櫺院?,反之彈性模量小的纖維制
6、成的織物容易變形?;貜椔驶貜椔?將纖維拉伸產(chǎn)生一定伸長,然后除去負(fù)荷,經(jīng)將纖維拉伸產(chǎn)生一定伸長,然后除去負(fù)荷,經(jīng)松弛一定時間后,測定纖維彈性回縮后的剩余伸長,可回松弛一定時間后,測定纖維彈性回縮后的剩余伸長,可回復(fù)的彈性伸長與總伸長之比稱之為回彈率。復(fù)的彈性伸長與總伸長之比稱之為回彈率。吸濕性吸濕性:在標(biāo)準(zhǔn)溫度和濕度(:在標(biāo)準(zhǔn)溫度和濕度(203 ,相對濕度相對濕度653%)條件下纖維的吸水率。一般用回潮率(條件下纖維的吸水率。一般用回潮率(R)或含濕率(亦稱)或含濕率(亦稱含水率,含水率,M)兩種指標(biāo)表示。)兩種指標(biāo)表示。回潮率回潮率:纖維含水重量占纖維干重的百分比,即:纖維含水重量占纖維干重
7、的百分比,即回潮率回潮率=(纖維濕重纖維濕重-纖維干重纖維干重)/纖維干重纖維干重含水率含水率:纖維含水重量占纖維濕重的百分比,即纖維含水重量占纖維濕重的百分比,即含水率含水率=(纖維濕重(纖維濕重 - 纖維干重)纖維干重)/纖維濕重纖維濕重 吸濕性低的纖維容易產(chǎn)生靜電,給加工帶來困難,而且吸濕性低的纖維容易產(chǎn)生靜電,給加工帶來困難,而且易使織物吸塵。另外,吸濕性差的纖維制成織物,不易吸收易使織物吸塵。另外,吸濕性差的纖維制成織物,不易吸收人體排出的潮分,使人有悶熱和潮濕的感覺。人體排出的潮分,使人有悶熱和潮濕的感覺。 除上述性能指標(biāo)外,還有許多反映纖維實用性能的指標(biāo),除上述性能指標(biāo)外,還有許
8、多反映纖維實用性能的指標(biāo),如如耐磨性耐磨性,耐熱性耐熱性,燃燒性燃燒性,耐候性耐候性,染色性染色性,電絕緣性電絕緣性,耐腐蝕性耐腐蝕性等。等。 為線性的可伸展的大分子鏈,沒有龐大的側(cè)基為線性的可伸展的大分子鏈,沒有龐大的側(cè)基。使大分子。使大分子鏈可沿纖維軸向進(jìn)行有序排列,以賦予纖維較高的拉伸強(qiáng)度,鏈可沿纖維軸向進(jìn)行有序排列,以賦予纖維較高的拉伸強(qiáng)度,延伸度和其他物理性能。延伸度和其他物理性能。分子中有極性基團(tuán)存在或鏈間有氫鍵結(jié)合分子中有極性基團(tuán)存在或鏈間有氫鍵結(jié)合,增加大分子鏈,增加大分子鏈間的作用力,可提高纖維的強(qiáng)度和熔點,并對纖維的吸水性,間的作用力,可提高纖維的強(qiáng)度和熔點,并對纖維的吸水
9、性,吸濕性等都產(chǎn)生很大的影響。吸濕性等都產(chǎn)生很大的影響。高分子鏈立體結(jié)構(gòu)具有一定規(guī)整性,使其形成最佳的超分高分子鏈立體結(jié)構(gòu)具有一定規(guī)整性,使其形成最佳的超分子形態(tài)。即子形態(tài)。即具有形成半結(jié)晶結(jié)構(gòu)的能力具有形成半結(jié)晶結(jié)構(gòu)的能力,使高聚物成纖維后,使高聚物成纖維后具有適合的結(jié)晶度,無定形區(qū)賦予纖維彈性、染色性、對各具有適合的結(jié)晶度,無定形區(qū)賦予纖維彈性、染色性、對各種物質(zhì)的吸收性等重要性能。種物質(zhì)的吸收性等重要性能。纖維的結(jié)構(gòu)特征纖維的結(jié)構(gòu)特征具有合適的分子量具有合適的分子量 通常成纖聚合物的聚合度比塑料、橡膠低。通常成纖聚合物的聚合度比塑料、橡膠低。 一般纖維的物理機(jī)械性能隨分子量的增大而提高,
10、但最一般纖維的物理機(jī)械性能隨分子量的增大而提高,但最終達(dá)極限值,但隨分子量增大紡絲的粘度大大增加,對紡絲終達(dá)極限值,但隨分子量增大紡絲的粘度大大增加,對紡絲和后加工不利,所以成纖高聚物的分子量有上限。和后加工不利,所以成纖高聚物的分子量有上限。 成纖高聚物的分子量也有下限,低于此值時,就不可能成纖高聚物的分子量也有下限,低于此值時,就不可能制得強(qiáng)度和彈性好的纖維。此值與聚合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)有關(guān),制得強(qiáng)度和彈性好的纖維。此值與聚合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)有關(guān),一般分子鏈間作用力大的,下限數(shù)值就低些。一般分子鏈間作用力大的,下限數(shù)值就低些。較窄的分子量分布較窄的分子量分布 成纖高聚物的分子量分布對纖維性能影響很大
11、。如采用成纖高聚物的分子量分布對纖維性能影響很大。如采用多分散性的多分散性的PET制得的纖維強(qiáng)度較低,斷裂伸長率大,耐疲制得的纖維強(qiáng)度較低,斷裂伸長率大,耐疲勞性低??s聚型成纖高聚物,分子量多分散系數(shù)通常為勞性低。縮聚型成纖高聚物,分子量多分散系數(shù)通常為1.53.0,而加聚型成纖高聚物,如聚丙烯則可達(dá),而加聚型成纖高聚物,如聚丙烯則可達(dá)57。 多重原纖結(jié)構(gòu)多重原纖結(jié)構(gòu) 纖維是由線形大分子鏈排列,堆砌組成。其間有許多絲狀纖維是由線形大分子鏈排列,堆砌組成。其間有許多絲狀結(jié)構(gòu),即為原纖結(jié)構(gòu),因其由各級微觀結(jié)構(gòu)組成,稱多重原纖結(jié)構(gòu),即為原纖結(jié)構(gòu),因其由各級微觀結(jié)構(gòu)組成,稱多重原纖結(jié)構(gòu)。它們通過分子間
12、作用力相互結(jié)合而構(gòu)成整根纖維單絲。結(jié)構(gòu)。它們通過分子間作用力相互結(jié)合而構(gòu)成整根纖維單絲?;w基原纖:由幾條線性長鏈分子互相平行結(jié)合而成的分子束。:由幾條線性長鏈分子互相平行結(jié)合而成的分子束。微原纖微原纖:由若干根基原纖平行排列而成的大分子束。:由若干根基原纖平行排列而成的大分子束。原纖原纖:由若干根微原纖依靠分子間作用力和穿越微原纖的橫向連接,:由若干根微原纖依靠分子間作用力和穿越微原纖的橫向連接,平行排列結(jié)合組成。平行排列結(jié)合組成。大原纖大原纖:由若干根基本平行排列的原纖堆砌而成。較粗大,直徑可達(dá):由若干根基本平行排列的原纖堆砌而成。較粗大,直徑可達(dá)13m。纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)特征纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)
13、特征多重原纖的排列堆砌組合,使纖間必然存在松懈、縫隙、孔洞,多重原纖的排列堆砌組合,使纖間必然存在松懈、縫隙、孔洞,以及大小不等、排列方式不同的晶區(qū)和非晶區(qū),纖維的各種性以及大小不等、排列方式不同的晶區(qū)和非晶區(qū),纖維的各種性能都與之相關(guān),且在很大程度上取決于紡絲工藝條件。能都與之相關(guān),且在很大程度上取決于紡絲工藝條件。表面形態(tài)表面形態(tài) 化學(xué)合成纖維的表面形態(tài)取決于化學(xué)合成纖維的表面形態(tài)取決于纖維品種纖維品種,成型方法成型方法和和紡紡絲工藝條件絲工藝條件。v合成纖維與天然纖維比,具有連續(xù)光滑和較規(guī)整的表面形態(tài),合成纖維與天然纖維比,具有連續(xù)光滑和較規(guī)整的表面形態(tài),對光線的反射比較均勻,因而表面具
14、有明顯的光澤。對光線的反射比較均勻,因而表面具有明顯的光澤。v為獲得消光或半消光纖維,可改變成型條件或進(jìn)行后處理破為獲得消光或半消光纖維,可改變成型條件或進(jìn)行后處理破環(huán)纖維的光滑表面,或在紡絲液中添加與成纖高聚物折射率不環(huán)纖維的光滑表面,或在紡絲液中添加與成纖高聚物折射率不同的物質(zhì)。例如在聚酯纖維中添加二氧化鈦。同的物質(zhì)。例如在聚酯纖維中添加二氧化鈦。v化學(xué)纖維的表面形態(tài)對摩擦性,粘著性以及紡織加工性等有化學(xué)纖維的表面形態(tài)對摩擦性,粘著性以及紡織加工性等有很大影響。很大影響。橫截面形狀橫截面形狀- 對其性能有很大的影響對其性能有很大的影響天然纖維的橫截面形狀天然纖維的橫截面形狀v棉花是天然卷曲
15、的空心纖維,具有良好的保暖性和吸濕性;棉花是天然卷曲的空心纖維,具有良好的保暖性和吸濕性;v蠶絲橫截面為三角形,使其具有柔和的光澤和舒適的手感;蠶絲橫截面為三角形,使其具有柔和的光澤和舒適的手感;v羊毛是多層鱗片的彎鉤形,使其具有穩(wěn)定的卷曲與優(yōu)良的蓬羊毛是多層鱗片的彎鉤形,使其具有穩(wěn)定的卷曲與優(yōu)良的蓬松性和彈性。松性和彈性。 合成纖維成型一般采用圓形孔眼噴絲板,因此其橫截面通合成纖維成型一般采用圓形孔眼噴絲板,因此其橫截面通常是實芯圓形,在彈性,光澤,手感,吸濕,透氣,染色,回常是實芯圓形,在彈性,光澤,手感,吸濕,透氣,染色,回彈等性能上存在不足。彈等性能上存在不足。 為改善合成纖維的性質(zhì),
16、采用非圓形孔眼噴絲板,可制造為改善合成纖維的性質(zhì),采用非圓形孔眼噴絲板,可制造各種截面形狀的,類似天然纖維形態(tài)結(jié)構(gòu)的各種截面形狀的,類似天然纖維形態(tài)結(jié)構(gòu)的異形纖維、空心纖異形纖維、空心纖維維及及復(fù)合纖維復(fù)合纖維等新型化學(xué)纖維,其性能有很大的改善。等新型化學(xué)纖維,其性能有很大的改善。異型纖維:異型纖維:三角形界面的纖維具有蠶絲般的柔和的光澤;多三角形界面的纖維具有蠶絲般的柔和的光澤;多角形界面則能使纖維表面顯示鋁面般的光澤角形界面則能使纖維表面顯示鋁面般的光澤 由于纖維表面積增大,增加了纖維的覆蓋能力,使透明由于纖維表面積增大,增加了纖維的覆蓋能力,使透明性減小。而特殊的截面形狀也增大了纖維間的
17、抱合力,提高性減小。而特殊的截面形狀也增大了纖維間的抱合力,提高了蓬松性,透氣性,抗起球等性能。了蓬松性,透氣性,抗起球等性能。中空纖維:中空纖維:密度小,保暖性和蓬松性好,具有特殊光澤。密度小,保暖性和蓬松性好,具有特殊光澤。復(fù)合纖維:復(fù)合纖維:將兩種或兩種以上不同的紡絲熔體和濃溶液,分將兩種或兩種以上不同的紡絲熔體和濃溶液,分別輸入同一紡絲組件,在組件內(nèi)適當(dāng)部分會合,再經(jīng)同一紡別輸入同一紡絲組件,在組件內(nèi)適當(dāng)部分會合,再經(jīng)同一紡絲孔噴出而形成的纖維,又稱為組合纖維。絲孔噴出而形成的纖維,又稱為組合纖維。 雙組分的復(fù)合纖維按不同組分在橫截面上的分布,可分為雙組分的復(fù)合纖維按不同組分在橫截面上
18、的分布,可分為并列型并列型復(fù)合纖維和復(fù)合纖維和皮芯型皮芯型復(fù)合纖維。復(fù)合纖維。 由于復(fù)合纖維的兩組分遇沸水、蒸汽或熱處理時收縮程度由于復(fù)合纖維的兩組分遇沸水、蒸汽或熱處理時收縮程度不同,使纖維產(chǎn)生三維空間的螺桿狀穩(wěn)定卷曲,具有高度的不同,使纖維產(chǎn)生三維空間的螺桿狀穩(wěn)定卷曲,具有高度的蓬松性、彈性和覆蓋力,手感柔和,抱合好等優(yōu)點。蓬松性、彈性和覆蓋力,手感柔和,抱合好等優(yōu)點。纖維的加工纖維的加工:(1)紡絲)紡絲熔融紡絲熔融紡絲:將高聚物加熱至熔融,經(jīng)小孔壓成細(xì)流,冷卻后:將高聚物加熱至熔融,經(jīng)小孔壓成細(xì)流,冷卻后凝固而成。適用于加熱熔融或轉(zhuǎn)變?yōu)檎沉鲬B(tài)而不發(fā)生顯著分凝固而成。適用于加熱熔融或轉(zhuǎn)變
19、為粘流態(tài)而不發(fā)生顯著分解的聚合物。如解的聚合物。如滌綸滌綸、尼龍尼龍和和丙綸。丙綸。溶液紡絲溶液紡絲:將高聚物溶解于溶劑中配制成粘稠溶液,經(jīng)小孔:將高聚物溶解于溶劑中配制成粘稠溶液,經(jīng)小孔壓成細(xì)流,溶劑揮發(fā)后成型。適用于熔融時會發(fā)生分解的成壓成細(xì)流,溶劑揮發(fā)后成型。適用于熔融時會發(fā)生分解的成纖聚合物。根據(jù)凝固方式分為纖聚合物。根據(jù)凝固方式分為 濕法濕法:進(jìn)入凝固浴成絲析出。如:進(jìn)入凝固浴成絲析出。如腈綸腈綸、維綸維綸和和粘膠粘膠纖維。纖維。干法干法:從小孔壓出的細(xì)流進(jìn)入通熱風(fēng)的甬道中。如:從小孔壓出的細(xì)流進(jìn)入通熱風(fēng)的甬道中。如腈綸腈綸、維綸維綸和和氯綸氯綸。干干(噴噴)濕濕(紡紡)法法:壓出細(xì)
20、流先進(jìn)入空氣,再進(jìn)入凝固浴。:壓出細(xì)流先進(jìn)入空氣,再進(jìn)入凝固浴。腈綸腈綸液晶紡絲液晶紡絲liquid crystal spinning :利用液晶高分子的特殊流變性,:利用液晶高分子的特殊流變性,將溶將溶/熔致性液晶聚合物溶液熔致性液晶聚合物溶液/熔體,經(jīng)干噴熔體,經(jīng)干噴-濕紡、濕紡或熔濕紡、濕紡或熔紡而成纖的紡絲方法。紡而成纖的紡絲方法。 工藝特點:紡絲的溶液或熔體是各向異性的液晶,剛性工藝特點:紡絲的溶液或熔體是各向異性的液晶,剛性鏈聚合物大分子呈伸直棒狀,有利于獲得高取向度的纖維及鏈聚合物大分子呈伸直棒狀,有利于獲得高取向度的纖維及大分子在纖維中最緊密的堆砌,減少纖維中的缺陷,從而大大分
21、子在纖維中最緊密的堆砌,減少纖維中的缺陷,從而大大提高纖維的力學(xué)性能,獲得斷裂強(qiáng)度和模量極高的纖維。大提高纖維的力學(xué)性能,獲得斷裂強(qiáng)度和模量極高的纖維。 聚對苯二甲酰對苯二胺聚對苯二甲酰對苯二胺(芳綸芳綸Keveler)硫酸溶液當(dāng)濃度在硫酸溶液當(dāng)濃度在11%左右時黏度最低,剪切變稀。此時紡絲具有高取向度的左右時黏度最低,剪切變稀。此時紡絲具有高取向度的特性。抗張強(qiáng)度比普通紡絲法高兩倍。特性??箯垙?qiáng)度比普通紡絲法高兩倍。凝膠紡絲凝膠紡絲gel spinning :將濃度很高的聚合物溶液或塑化的:將濃度很高的聚合物溶液或塑化的凝膠,經(jīng)噴絲孔定量擠出進(jìn)入凝固浴形成凝膠絲,伴隨溶劑凝膠,經(jīng)噴絲孔定量擠
22、出進(jìn)入凝固浴形成凝膠絲,伴隨溶劑蒸發(fā)聚合物固化成纖維的紡絲方法。針對高分子量聚合物,蒸發(fā)聚合物固化成纖維的紡絲方法。針對高分子量聚合物,如如UHMW-PE。乳液或懸浮紡絲乳液或懸浮紡絲emulsion spinning :適合于熔點高于分解溫度:適合于熔點高于分解溫度的聚合物,如的聚合物,如PTFE分散于分散于PVA水溶液。水溶液。相分離紡絲相分離紡絲phase separation spinning :采用高溫下聚合物溶解,:采用高溫下聚合物溶解,冷卻后析出的溶劑制成紡絲液。一般適用于難以成纖或不宜冷卻后析出的溶劑制成紡絲液。一般適用于難以成纖或不宜熔紡的聚合物熔紡的聚合物 。如聚丙烯腈。如
23、聚丙烯腈-水、聚水、聚2,6-二甲基對苯醚二甲基對苯醚-己內(nèi)酰己內(nèi)酰胺、聚丙烯胺、聚丙烯-萘萘/石蠟石蠟(50:50)、聚乙烯醇、聚乙烯醇-尿素尿素/硫脲硫脲/水水(72:8:20) 紡絲速度快,能制得特細(xì)纖維,高填料纖維。紡絲速度快,能制得特細(xì)纖維,高填料纖維。反應(yīng)紡絲反應(yīng)紡絲reaction spinning :由單體或預(yù)聚物形成聚合物的反應(yīng):由單體或預(yù)聚物形成聚合物的反應(yīng)過程與成纖過程合二為一的工藝。當(dāng)預(yù)聚體溶液細(xì)流擠入凝固過程與成纖過程合二為一的工藝。當(dāng)預(yù)聚體溶液細(xì)流擠入凝固浴時,與其中的擴(kuò)鏈劑迅速反應(yīng),形成高聚物而固化成纖維,浴時,與其中的擴(kuò)鏈劑迅速反應(yīng),形成高聚物而固化成纖維,如聚
24、氨酯彈性纖維,將含異氰酸酯基的預(yù)聚物紡入含水和二元如聚氨酯彈性纖維,將含異氰酸酯基的預(yù)聚物紡入含水和二元胺擴(kuò)鏈劑的凝固浴中。胺擴(kuò)鏈劑的凝固浴中。噴射紡絲噴射紡絲:聚合物溶液從噴絲口壓出后立即被周圍高速氣流噴:聚合物溶液從噴絲口壓出后立即被周圍高速氣流噴吹形成細(xì)微短纖維,在電場作用下收集在捕集網(wǎng)上制得無紡布吹形成細(xì)微短纖維,在電場作用下收集在捕集網(wǎng)上制得無紡布或氈布。用作過濾材料、復(fù)合材料。或氈布。用作過濾材料、復(fù)合材料。裂膜紡絲裂膜紡絲:利用聚合物薄膜有分裂成條的能力而紡絲的方法。:利用聚合物薄膜有分裂成條的能力而紡絲的方法。如聚丙烯扁絲、扁帶,制造繩索、包裝帶。如聚丙烯扁絲、扁帶,制造繩索、
25、包裝帶。電紡絲電紡絲electro-spinning :聚合物熔體或溶液在高壓靜電場作用下:聚合物熔體或溶液在高壓靜電場作用下形成噴射流紡絲成形的方法。多用于紡制超細(xì)或具有納米尺寸形成噴射流紡絲成形的方法。多用于紡制超細(xì)或具有納米尺寸(直徑)的連續(xù)纖維。(直徑)的連續(xù)纖維。(2)短纖維的后加工)短纖維的后加工集束集束:將紡絲出的若干絲束合并成一定粗細(xì)的大股絲束,便于:將紡絲出的若干絲束合并成一定粗細(xì)的大股絲束,便于拉伸。拉伸。牽伸牽伸:使大分子沿纖維縱向取向排列,增加分子堆砌密度和分:使大分子沿纖維縱向取向排列,增加分子堆砌密度和分子間作用力,使強(qiáng)度大幅度提高,一般牽伸子間作用力,使強(qiáng)度大幅度
26、提高,一般牽伸410倍。倍。卷曲卷曲:用卷曲機(jī)將絲束壓擠成羊毛狀卷曲形態(tài),增加纖維抱合:用卷曲機(jī)將絲束壓擠成羊毛狀卷曲形態(tài),增加纖維抱合力,提高可紡性。力,提高可紡性。上油上油:使纖維滑爽、柔軟、抗靜電。在編織工藝中不易斷絲、:使纖維滑爽、柔軟、抗靜電。在編織工藝中不易斷絲、起毛。起毛。熱定型熱定型:調(diào)整內(nèi)部結(jié)構(gòu),消除內(nèi)應(yīng)力,提高尺寸穩(wěn)定性,降低:調(diào)整內(nèi)部結(jié)構(gòu),消除內(nèi)應(yīng)力,提高尺寸穩(wěn)定性,降低沸水收縮率。沸水收縮率。切斷、洗滌、干燥、打包切斷、洗滌、干燥、打包(3)長絲的后加工長絲的后加工拉伸拉伸-加捻加捻:將纖維扭轉(zhuǎn),使單絲互相抱合,減少在紡織工藝中:將纖維扭轉(zhuǎn),使單絲互相抱合,減少在紡織工
27、藝中的斷絲和紊亂,提高纖維的斷裂強(qiáng)度。通常經(jīng)拉伸加捻得到捻的斷絲和紊亂,提高纖維的斷裂強(qiáng)度。通常經(jīng)拉伸加捻得到捻度為度為1040捻捻/米,若要更高捻度則再進(jìn)行復(fù)捻。米,若要更高捻度則再進(jìn)行復(fù)捻。絡(luò)絲絡(luò)絲:在絡(luò)絲機(jī)上將絲筒退繞至錐形紙管,形成雙斜面寶塔形:在絡(luò)絲機(jī)上將絲筒退繞至錐形紙管,形成雙斜面寶塔形式,以便運輸和紡織加工。式,以便運輸和紡織加工。彈力絲的加工彈力絲的加工 腈綸、滌綸和錦綸等經(jīng)過特殊的變形熱處理可制得具有彈腈綸、滌綸和錦綸等經(jīng)過特殊的變形熱處理可制得具有彈力的、保暖性的、蓬松的纖維。力的、保暖性的、蓬松的纖維。假捻法假捻法:加捻后熱定型再解捻。:加捻后熱定型再解捻。膨體紗的加工
28、膨體紗的加工 將兩種收縮率不同的纖維混紡,再進(jìn)行熱處理,這時高收將兩種收縮率不同的纖維混紡,再進(jìn)行熱處理,這時高收縮性的成為芯子,低收縮性的成為蓬松體。縮性的成為芯子,低收縮性的成為蓬松體。 聚酰胺纖維主要品種有錦綸聚酰胺纖維主要品種有錦綸6和錦綸和錦綸66,均采用,均采用熔融熔融紡絲紡絲制成。性能特點:制成。性能特點:v強(qiáng)度高,彈性恢復(fù)能力大,耐磨性特別好強(qiáng)度高,彈性恢復(fù)能力大,耐磨性特別好;v吸濕性比滌綸和腈綸好,染色性優(yōu)于滌綸吸濕性比滌綸和腈綸好,染色性優(yōu)于滌綸;v耐堿而不耐酸,長期暴露在日光下其纖維強(qiáng)度會下降耐堿而不耐酸,長期暴露在日光下其纖維強(qiáng)度會下降;v具有熱定型特性,能保持住加熱
29、時形成的卷曲變形。長具有熱定型特性,能保持住加熱時形成的卷曲變形。長絲可制成彈力絲;短絲可與棉、腈綸混紡,以提高其強(qiáng)度絲可制成彈力絲;短絲可與棉、腈綸混紡,以提高其強(qiáng)度和彈性。和彈性。 除了在衣著和裝飾品方面的應(yīng)用外,還廣泛用在工業(yè)除了在衣著和裝飾品方面的應(yīng)用外,還廣泛用在工業(yè)方面如簾子線、傳動帶、軟管等。方面如簾子線、傳動帶、軟管等。 尼龍尼龍(錦綸錦綸)-脂肪族聚酰胺脂肪族聚酰胺滌綸滌綸-聚對苯二甲酸乙二醇酯聚對苯二甲酸乙二醇酯 滌綸由聚對苯二甲酸乙二醇酯經(jīng)滌綸由聚對苯二甲酸乙二醇酯經(jīng)熔融紡絲熔融紡絲制成,是最挺制成,是最挺括的纖維,易洗、快干、免熨。但透氣性、吸濕性、染色性括的纖維,易洗
30、、快干、免熨。但透氣性、吸濕性、染色性差,需化學(xué)接枝或等離子體表面處理引入親水基團(tuán)。差,需化學(xué)接枝或等離子體表面處理引入親水基團(tuán)。v吸濕性低,故其濕強(qiáng)度下降少,織物洗可穿性好;吸濕性低,故其濕強(qiáng)度下降少,織物洗可穿性好;v加工及穿著時靜電現(xiàn)象嚴(yán)重,織物易起球,透氣性和吸濕加工及穿著時靜電現(xiàn)象嚴(yán)重,織物易起球,透氣性和吸濕性差;性差;v聚酯纖維的力學(xué)性能優(yōu)異,耐磨性好、強(qiáng)度高、延伸度適聚酯纖維的力學(xué)性能優(yōu)異,耐磨性好、強(qiáng)度高、延伸度適中、模量高、回彈性好,接近于羊毛;中、模量高、回彈性好,接近于羊毛;v滌綸除耐堿性差以外,耐其他試劑性能均較優(yōu)良;滌綸除耐堿性差以外,耐其他試劑性能均較優(yōu)良;v耐微
31、生物作用,不受蛀蟲、霉菌等作用,收藏滌綸衣物不耐微生物作用,不受蛀蟲、霉菌等作用,收藏滌綸衣物不需防蟲蛀,織物保存較容易。需防蟲蛀,織物保存較容易。 作為民用織物及工業(yè)用織物都有廣泛的用途。作為民用織物及工業(yè)用織物都有廣泛的用途。聚對苯二甲酸丙二醇酯聚對苯二甲酸丙二醇酯PTT纖維纖維 由對苯二甲酸和由對苯二甲酸和1,3-丙二醇的縮聚物經(jīng)丙二醇的縮聚物經(jīng)熔融紡絲熔融紡絲制成,制成,是美國是美國Shell Chemical公司于公司于1995年研制成功的,商品名年研制成功的,商品名Corterra。PTT分子鏈比分子鏈比PET柔順,所以具有:柔順,所以具有:v比滌綸和尼龍更優(yōu)異的柔軟性和回彈性;比
32、滌綸和尼龍更優(yōu)異的柔軟性和回彈性;v優(yōu)良的抗褶皺性、尺寸穩(wěn)定性和抗水解穩(wěn)定性;優(yōu)良的抗褶皺性、尺寸穩(wěn)定性和抗水解穩(wěn)定性;v良好的耐候性、易染色性及屏和障性,能經(jīng)受良好的耐候性、易染色性及屏和障性,能經(jīng)受射線消毒射線消毒。 是最有發(fā)展前途的通用合成纖維新品種。是最有發(fā)展前途的通用合成纖維新品種。聚對苯二甲酸丁二醇酯聚對苯二甲酸丁二醇酯PBT纖維纖維 由由PBT經(jīng)經(jīng)熔融紡絲熔融紡絲制成。有極好的柔軟性和回彈性,特制成。有極好的柔軟性和回彈性,特別適合制游泳衣、連褲襪、訓(xùn)練服、體操服、舞蹈緊身衣、別適合制游泳衣、連褲襪、訓(xùn)練服、體操服、舞蹈緊身衣、彈力牛仔服、醫(yī)療繃帶等彈性紡織品。彈力牛仔服、醫(yī)療繃
33、帶等彈性紡織品。 腈綸是丙烯腈腈綸是丙烯腈(含量含量85)與少量丙烯酸酯及第三單體與少量丙烯酸酯及第三單體(衣康酸衣康酸)的共聚物。腈綸很像羊毛,故以的共聚物。腈綸很像羊毛,故以人造羊毛人造羊毛著稱。其主著稱。其主要特點是質(zhì)輕保暖,染色鮮艷而牢固,防蛀,防霉,耐日曬。要特點是質(zhì)輕保暖,染色鮮艷而牢固,防蛀,防霉,耐日曬。具有熱彈性和極好的日曬牢度是腈綸最突出的優(yōu)點。具有熱彈性和極好的日曬牢度是腈綸最突出的優(yōu)點。v聚丙烯腈共聚物受熱先分解而不熔融,只能采用聚丙烯腈共聚物受熱先分解而不熔融,只能采用溶液紡絲溶液紡絲法法進(jìn)行紡絲。進(jìn)行紡絲。v腈綸因蓬松,柔軟,織物尺寸穩(wěn)定性較好等特點,適用于制腈綸因
34、蓬松,柔軟,織物尺寸穩(wěn)定性較好等特點,適用于制作編結(jié)毛線;作編結(jié)毛線;v腈綸因具有較強(qiáng)的耐污染,耐磨,耐洗和抗褶皺等性能,可腈綸因具有較強(qiáng)的耐污染,耐磨,耐洗和抗褶皺等性能,可代替部分羊毛制作毛毯和地毯等織物;代替部分羊毛制作毛毯和地毯等織物;v聚丙烯腈纖維的壓縮彈性恢復(fù)好,手感舒適,適合制作裝飾聚丙烯腈纖維的壓縮彈性恢復(fù)好,手感舒適,適合制作裝飾植絨;植絨;腈綸腈綸v腈綸吸濕性較低,常與吸濕性較好的棉、毛或粘膠纖維混腈綸吸濕性較低,常與吸濕性較好的棉、毛或粘膠纖維混紡。紡。與棉的混紡織物可用作襯衫、毛衣、運動衫及雨衣布等;與棉的混紡織物可用作襯衫、毛衣、運動衫及雨衣布等;與毛混紡紗線常用作針
35、織衫、圍巾、手套、襪子等;與毛混紡紗線常用作針織衫、圍巾、手套、襪子等;與粘膠纖維混紡的織物常作為春秋外套。與粘膠纖維混紡的織物常作為春秋外套。v腈綸耐候性和耐光性優(yōu)良,可作為室外織物,如旗幟、滑腈綸耐候性和耐光性優(yōu)良,可作為室外織物,如旗幟、滑雪外衣、獵裝、船罩、船帆、炮衣、帳幕、窗簾等。雪外衣、獵裝、船罩、船帆、炮衣、帳幕、窗簾等。v腈綸經(jīng)特殊處理后具有仿真絲和抗菌能力,作為運動鞋墊腈綸經(jīng)特殊處理后具有仿真絲和抗菌能力,作為運動鞋墊布,內(nèi)衣褲等特別合適。布,內(nèi)衣褲等特別合適。v聚丙烯腈中空纖維膜具有透析、超濾、反滲透、微過濾等聚丙烯腈中空纖維膜具有透析、超濾、反滲透、微過濾等功能,可用于混
36、合流體的選擇性分離,濃縮和凈化等。如用功能,可用于混合流體的選擇性分離,濃縮和凈化等。如用于醫(yī)用無菌水及超純水的制造、污水處理和回用,用作人工于醫(yī)用無菌水及超純水的制造、污水處理和回用,用作人工腎,人工肝,血液透析超濾器,血液濃縮器。腎,人工肝,血液透析超濾器,血液濃縮器。 維維(尼尼)綸是聚乙烯醇縮甲醛纖維的簡稱,由綸是聚乙烯醇縮甲醛纖維的簡稱,由PVAc醇解醇解得到聚乙烯醇,經(jīng)得到聚乙烯醇,經(jīng)溶液紡絲溶液紡絲和熱處理制成纖維,再經(jīng)縮醛和熱處理制成纖維,再經(jīng)縮醛化制得,縮醛度控制在化制得,縮醛度控制在3035左右。左右。 維綸的性能和外觀近似蠶絲;維綸的性能和外觀近似蠶絲;v優(yōu)點:吸濕性好,
37、價格低廉;優(yōu)點:吸濕性好,價格低廉;v缺點:彈性較差,織物易皺;因皮層結(jié)構(gòu),不易染成鮮缺點:彈性較差,織物易皺;因皮層結(jié)構(gòu),不易染成鮮艷的顏色,熱水收縮性較大。艷的顏色,熱水收縮性較大。維尼綸維尼綸-聚乙烯醇縮甲醛聚乙烯醇縮甲醛維氯綸維氯綸:把聚乙烯醇與聚氯乙烯進(jìn)行接枝共聚制得,兼?zhèn)洌喊丫垡蚁┐寂c聚氯乙烯進(jìn)行接枝共聚制得,兼?zhèn)渚S尼綸強(qiáng)度高、吸濕性好,氯綸彈性好、耐燃等優(yōu)點。且維尼綸強(qiáng)度高、吸濕性好,氯綸彈性好、耐燃等優(yōu)點。且纖維無皮層結(jié)構(gòu),可用各種染色方法得到色彩鮮艷、色牢纖維無皮層結(jié)構(gòu),可用各種染色方法得到色彩鮮艷、色牢度大的織物。度大的織物。v采用采用熔融紡絲熔融紡絲或或裂膜紡絲裂膜紡絲。
38、v首要特點是具有很好的強(qiáng)度,能與高強(qiáng)力的聚酯、聚酰胺媲首要特點是具有很好的強(qiáng)度,能與高強(qiáng)力的聚酯、聚酰胺媲美;具有很好的耐磨性和彈性。美;具有很好的耐磨性和彈性。v相對密度為相對密度為0.91,是目前所有化學(xué)纖維中最輕的一種。,是目前所有化學(xué)纖維中最輕的一種。v具有良好的耐腐蝕性,特別是對無機(jī)酸、堿都具有很好的穩(wěn)具有良好的耐腐蝕性,特別是對無機(jī)酸、堿都具有很好的穩(wěn)定性。同時它不發(fā)霉、不腐爛、不怕蟲蛀,但對有機(jī)溶劑的穩(wěn)定性。同時它不發(fā)霉、不腐爛、不怕蟲蛀,但對有機(jī)溶劑的穩(wěn)定性稍差。定性稍差。v短纖維具有較高的蓬松性和保暖性。短纖維具有較高的蓬松性和保暖性。v聚丙烯纖維的主要缺點是耐光性和染色性差
39、,耐熱性也不夠聚丙烯纖維的主要缺點是耐光性和染色性差,耐熱性也不夠好,吸濕性及手感差。好,吸濕性及手感差。 丙綸丙綸-聚丙烯纖維聚丙烯纖維3.3 膠粘劑膠粘劑膠粘劑膠粘劑:能把同種或不同種固體材料表面粘接在一起的物質(zhì)。:能把同種或不同種固體材料表面粘接在一起的物質(zhì)。膠接:膠接:通過膠粘劑的粘接力使固體表面連接的方法,也稱粘接。通過膠粘劑的粘接力使固體表面連接的方法,也稱粘接。與焊接、鉚接、榫接、釘接、縫合等連接方法相比,特點為:與焊接、鉚接、榫接、釘接、縫合等連接方法相比,特點為: 可粘接不同性質(zhì)材料,粘接面積大,尺寸穩(wěn)定性好;可粘接不同性質(zhì)材料,粘接面積大,尺寸穩(wěn)定性好; 可粘接異型、復(fù)雜結(jié)
40、構(gòu)和大型薄板部件,避免熱可粘接異型、復(fù)雜結(jié)構(gòu)和大型薄板部件,避免熱/機(jī)械變形;機(jī)械變形; 表面光滑外觀好,有利于提高空氣動力學(xué)性能。對航空飛機(jī)、表面光滑外觀好,有利于提高空氣動力學(xué)性能。對航空飛機(jī)、導(dǎo)彈、火箭等高速運載工具意義重大;導(dǎo)彈、火箭等高速運載工具意義重大; 粘合是面連接,粘結(jié)層可以很薄,不易產(chǎn)生應(yīng)力集中,接頭有粘合是面連接,粘結(jié)層可以很薄,不易產(chǎn)生應(yīng)力集中,接頭有良好疲勞強(qiáng)度;良好疲勞強(qiáng)度; 具有密封作用具有密封作用,減少濕氣、空氣及其它腐蝕性物質(zhì)的腐蝕作用;減少濕氣、空氣及其它腐蝕性物質(zhì)的腐蝕作用; 加工速度快,成本低。加工速度快,成本低。 以富有粘性或彈性的天然或合成高分子化合物
41、為基料,加以富有粘性或彈性的天然或合成高分子化合物為基料,加入固化劑、填料、增韌劑、防老劑等組成的一種混合物。入固化劑、填料、增韌劑、防老劑等組成的一種混合物。對一對一種具體的膠粘劑來講,并不都需要這些組分,主要決定于膠接種具體的膠粘劑來講,并不都需要這些組分,主要決定于膠接的性質(zhì)和使用要求。的性質(zhì)和使用要求。(1)基料)基料 也稱為基體,是膠粘劑的主要而必須的成分,通常是由一也稱為基體,是膠粘劑的主要而必須的成分,通常是由一種或幾種高分子化合物混合而成,要求具有良好的粘附性和潤種或幾種高分子化合物混合而成,要求具有良好的粘附性和潤滑性?;浴L烊划a(chǎn)物:糊精、蛋白質(zhì)、魚膠、骨膠、蟲膠及天然橡膠
42、等天然產(chǎn)物:糊精、蛋白質(zhì)、魚膠、骨膠、蟲膠及天然橡膠等合成橡膠:丁腈橡膠、氯丁橡膠、丁苯橡膠、聚硫橡膠等合成橡膠:丁腈橡膠、氯丁橡膠、丁苯橡膠、聚硫橡膠等合成樹脂:環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、脲醛樹脂、聚氨酯樹脂、合成樹脂:環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、脲醛樹脂、聚氨酯樹脂、聚酰胺樹脂、聚醋酸乙烯酯樹脂等聚酰胺樹脂、聚醋酸乙烯酯樹脂等膠粘劑的組成膠粘劑的組成(2)固化劑)固化劑 又稱為硬化劑或熟化劑,使線型的膠粘劑分子形成網(wǎng)型又稱為硬化劑或熟化劑,使線型的膠粘劑分子形成網(wǎng)型或體型結(jié)構(gòu)而固化,從而使膠粘劑產(chǎn)生膠接效果所需的熱性或體型結(jié)構(gòu)而固化,從而使膠粘劑產(chǎn)生膠接效果所需的熱性能以及力學(xué)性能等。能以及力學(xué)性能等。
43、根據(jù)膠粘劑的使用要求及具體條件,不同膠粘劑體系有根據(jù)膠粘劑的使用要求及具體條件,不同膠粘劑體系有不同的固化劑,如常用的環(huán)氧膠粘劑采用胺類、酸酐類固化不同的固化劑,如常用的環(huán)氧膠粘劑采用胺類、酸酐類固化劑,而聚氨酯膠粘劑則采用氧、水等固化劑。劑,而聚氨酯膠粘劑則采用氧、水等固化劑。(3)增韌劑)增韌劑 作用是增加膠層的柔韌性、降低脆性、提高膠接頭結(jié)構(gòu)作用是增加膠層的柔韌性、降低脆性、提高膠接頭結(jié)構(gòu)抗剝離和抗沖擊性能。但一般來講,同時也會使得膠粘劑的抗剝離和抗沖擊性能。但一般來講,同時也會使得膠粘劑的其它性能有所降低。其它性能有所降低?;钚栽鲰g劑:參與膠粘劑的固化反應(yīng)?;钚栽鲰g劑:參與膠粘劑的固化
44、反應(yīng)。惰性增韌劑:不參與膠粘劑的固化反應(yīng),與膠粘劑僅為機(jī)惰性增韌劑:不參與膠粘劑的固化反應(yīng),與膠粘劑僅為機(jī)械混合,但與基體應(yīng)有良好的相容性,一般為高沸點液體或械混合,但與基體應(yīng)有良好的相容性,一般為高沸點液體或低熔點固體物質(zhì),且用量不宜太多。低熔點固體物質(zhì),且用量不宜太多。(4)填料)填料 適當(dāng)加入某些填料,可以改善膠粘劑的機(jī)械性能,降低適當(dāng)加入某些填料,可以改善膠粘劑的機(jī)械性能,降低膠粘劑產(chǎn)品的成本。膠粘劑產(chǎn)品的成本。填料名稱填料名稱作用作用石棉纖維、玻璃纖維、云母粉、鋁粉石棉纖維、玻璃纖維、云母粉、鋁粉提高抗沖擊強(qiáng)度提高抗沖擊強(qiáng)度石英粉、瓷粉、鐵粉、水泥、玻璃纖維石英粉、瓷粉、鐵粉、水泥、
45、玻璃纖維提高硬度和抗壓性提高硬度和抗壓性石墨粉、石英粉、二硫化鉬、金剛砂石墨粉、石英粉、二硫化鉬、金剛砂提高抗磨性提高抗磨性氧化鋁粉、瓷粉、鈦白粉氧化鋁粉、瓷粉、鈦白粉提高粘度提高粘度滑石粉、云母粉、瓷粉、玻璃纖維、炭黑滑石粉、云母粉、瓷粉、玻璃纖維、炭黑提高耐熱性提高耐熱性銀粉、銅粉、鋁粉銀粉、銅粉、鋁粉增強(qiáng)導(dǎo)電性增強(qiáng)導(dǎo)電性銅粉、鋁粉、鐵粉銅粉、鋁粉、鐵粉增加到熱性增加到熱性(5)稀釋劑)稀釋劑 主要作用是降低粘度,便于涂敷施工,同時延長膠粘劑主要作用是降低粘度,便于涂敷施工,同時延長膠粘劑使用壽命。使用壽命。l非活性稀釋劑,俗稱溶劑,不參與膠粘劑的固化反應(yīng)。包非活性稀釋劑,俗稱溶劑,不參與
46、膠粘劑的固化反應(yīng)。包括:丙酮、甲乙酮、乙酸乙酯、苯、甲苯等括:丙酮、甲乙酮、乙酸乙酯、苯、甲苯等l活性稀釋劑,既降低粘度,又參與固化反應(yīng),能克服因溶活性稀釋劑,既降低粘度,又參與固化反應(yīng),能克服因溶劑揮發(fā)不徹底而使膠粘劑性能下降的缺點。包括:環(huán)氧丙劑揮發(fā)不徹底而使膠粘劑性能下降的缺點。包括:環(huán)氧丙烷丙基醚、甘油環(huán)氧樹脂、二縮水甘油醚等烷丙基醚、甘油環(huán)氧樹脂、二縮水甘油醚等膠粘劑的分類膠粘劑的分類(1)按膠粘劑的基料類型)按膠粘劑的基料類型 分為樹脂型、橡膠型和混合型。分為樹脂型、橡膠型和混合型。丁腈橡膠丁腈橡膠丁苯橡膠丁苯橡膠氯丁橡膠氯丁橡膠聚硫橡膠聚硫橡膠酚醛酚醛-尼龍尼龍酚醛酚醛-環(huán)氧環(huán)氧
47、酚醛酚醛-氯丁氯丁酚醛酚醛-丁腈丁腈環(huán)氧環(huán)氧-丁腈丁腈環(huán)氧環(huán)氧-氯丁氯丁環(huán)氧環(huán)氧-聚硫聚硫橡膠型橡膠型混合型混合型合成膠粘劑合成膠粘劑樹脂型樹脂型酚醛樹脂酚醛樹脂脲醛樹脂脲醛樹脂不飽和聚酯不飽和聚酯環(huán)氧樹脂環(huán)氧樹脂聚氨酯聚氨酯氰基丙烯酸酯氰基丙烯酸酯聚丙烯酸酯聚丙烯酸酯聚乙酸乙烯酯聚乙酸乙烯酯聚乙烯醇酯聚乙烯醇酯聚酰胺聚酰胺熱熔膠熱熔膠熱固性熱固性熱塑性熱塑性(2)按膠粘劑的用途)按膠粘劑的用途t 通用膠通用膠:有一定粘結(jié)強(qiáng)度,但不能承受較大的載荷和溫度。:有一定粘結(jié)強(qiáng)度,但不能承受較大的載荷和溫度。如聚醋酸乙烯酯、聚丙烯酸酯、橡膠類、蟲膠、瀝青等如聚醋酸乙烯酯、聚丙烯酸酯、橡膠類、蟲膠、瀝青
48、等t 結(jié)構(gòu)膠結(jié)構(gòu)膠:具有較高強(qiáng)度和一定耐熱性。如酚醛縮醛、酚:具有較高強(qiáng)度和一定耐熱性。如酚醛縮醛、酚醛丁腈、環(huán)氧丁腈、環(huán)氧尼龍、環(huán)氧酚醛等醛丁腈、環(huán)氧丁腈、環(huán)氧尼龍、環(huán)氧酚醛等t 特種膠特種膠:一般針對某種特殊的使用要求。如耐高溫膠、耐:一般針對某種特殊的使用要求。如耐高溫膠、耐超低溫膠、厭氧膠、壓敏膠、光敏膠、應(yīng)變膠、導(dǎo)電膠、超低溫膠、厭氧膠、壓敏膠、光敏膠、應(yīng)變膠、導(dǎo)電膠、導(dǎo)磁膠、導(dǎo)熱膠、防腐膠、密封膠等導(dǎo)磁膠、導(dǎo)熱膠、防腐膠、密封膠等(3)按固化方式)按固化方式水基蒸發(fā)型、溶劑揮發(fā)型、化學(xué)反應(yīng)型、熱熔型和壓敏型水基蒸發(fā)型、溶劑揮發(fā)型、化學(xué)反應(yīng)型、熱熔型和壓敏型膠粘劑的膠接機(jī)理膠粘劑的膠
49、接機(jī)理 膠粘劑之所以能牢固的膠接兩個相同或不同的材料,主膠粘劑之所以能牢固的膠接兩個相同或不同的材料,主要是粘合力的作用,而粘合力又是由兩個必需條件所組成:要是粘合力的作用,而粘合力又是由兩個必需條件所組成:即膠與被膠物之間的粘附力和膠層的內(nèi)聚力。即膠與被膠物之間的粘附力和膠層的內(nèi)聚力。 但粘附力的大小并不由粘附力和內(nèi)聚力之和所決定,而但粘附力的大小并不由粘附力和內(nèi)聚力之和所決定,而是取決于兩個力中最小的一個。是取決于兩個力中最小的一個。(1)吸附機(jī)理)吸附機(jī)理 該理論認(rèn)為膠接作用是膠粘劑與被膠接物體分子在界面該理論認(rèn)為膠接作用是膠粘劑與被膠接物體分子在界面層上相互吸附而產(chǎn)生的。這種吸附力是由
50、分子之間的相互作層上相互吸附而產(chǎn)生的。這種吸附力是由分子之間的相互作用力用力次價力所產(chǎn)生的,因此也叫物理吸附。次價力所產(chǎn)生的,因此也叫物理吸附。優(yōu)點:吸附理論將膠接現(xiàn)象與分子間作用聯(lián)系起來,能解釋優(yōu)點:吸附理論將膠接現(xiàn)象與分子間作用聯(lián)系起來,能解釋多數(shù)膠接現(xiàn)象。多數(shù)膠接現(xiàn)象。缺陷:不能解釋以下現(xiàn)象缺陷:不能解釋以下現(xiàn)象v 剝離膠粘劑薄膜時所做的功要超過分子間作用力好幾十倍;剝離膠粘劑薄膜時所做的功要超過分子間作用力好幾十倍;v 粘附力決定于剝離速度;粘附力決定于剝離速度;v 高分子基體極性過大,反而膠接強(qiáng)度降低;高分子基體極性過大,反而膠接強(qiáng)度降低;(2)擴(kuò)散理論)擴(kuò)散理論 該理論認(rèn)為,在高聚
51、物之間,特別是熱塑性高聚物之間該理論認(rèn)為,在高聚物之間,特別是熱塑性高聚物之間自粘或互粘是由于長鏈分子或它們的個別鏈段擴(kuò)散所致,自粘或互粘是由于長鏈分子或它們的個別鏈段擴(kuò)散所致,正是由于這種擴(kuò)散使膠粘劑和被膠物質(zhì)間形成牢固結(jié)合。正是由于這種擴(kuò)散使膠粘劑和被膠物質(zhì)間形成牢固結(jié)合??山忉專嚎山忉專簐 膠接強(qiáng)度與接觸時間,膠接溫度、壓力,膠層厚度有關(guān)。膠接強(qiáng)度與接觸時間,膠接溫度、壓力,膠層厚度有關(guān)。v 膠粘劑分子量越高越不利擴(kuò)散。膠粘劑分子量越高越不利擴(kuò)散。v 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)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。度也有增加。v 極性極性/
52、極性和非極性極性和非極性/非極性聚合物間都具有較高的粘附力。非極性聚合物間都具有較高的粘附力。缺陷缺陷:僅適用于高聚物之間的膠接,特別是熱塑性高聚物之:僅適用于高聚物之間的膠接,特別是熱塑性高聚物之間的膠接。間的膠接。(3)靜電理論)靜電理論 該理論將被膠接材料和固化的膠粘劑層理想化為電容器,該理論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,膠接力主要來自界面上雙電即在膠接接頭中存在雙電層,膠接力主要來自界面上雙電層的靜電引力。層的靜電引力。能解釋能解釋:粘附力決定于剝離速度的特殊現(xiàn)象。粘附力決定于剝離速度的特殊現(xiàn)象。無法解釋:無法解釋:v 靜電引力小(靜電引力?。?
53、.04MPa)對膠接強(qiáng)度的貢獻(xiàn)可忽略不計)對膠接強(qiáng)度的貢獻(xiàn)可忽略不計v 用炭黑作填料的膠粘劑及導(dǎo)電膠的膠接現(xiàn)象用炭黑作填料的膠粘劑及導(dǎo)電膠的膠接現(xiàn)象v 由兩種以上互溶高聚物構(gòu)成的膠接體系的膠接現(xiàn)象由兩種以上互溶高聚物構(gòu)成的膠接體系的膠接現(xiàn)象v 溫度、濕度及其它因素對剝離實驗結(jié)果的影響溫度、濕度及其它因素對剝離實驗結(jié)果的影響(4)化學(xué)鍵理論)化學(xué)鍵理論 實驗證明許多膠粘劑與被膠物之間有化學(xué)鍵的形成,如實驗證明許多膠粘劑與被膠物之間有化學(xué)鍵的形成,如黃銅與硫化橡膠粘接時,黃銅表面會生成一層硫化亞銅,從黃銅與硫化橡膠粘接時,黃銅表面會生成一層硫化亞銅,從而通過硫原子與橡膠分子緊密結(jié)合在一起。而通過硫
54、原子與橡膠分子緊密結(jié)合在一起。 一些難粘材料如聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯等,表面一些難粘材料如聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯等,表面經(jīng)過氧化處理后能使膠接強(qiáng)度大大提高,都可以用該理論進(jìn)經(jīng)過氧化處理后能使膠接強(qiáng)度大大提高,都可以用該理論進(jìn)行解釋。行解釋。(5)機(jī)械咬合理論)機(jī)械咬合理論 任何表面看起來十分光滑的物體,實際上十分粗糙且凹任何表面看起來十分光滑的物體,實際上十分粗糙且凹凸不平,膠粘劑分子能滲透到這些凹凸深處,固化后能像小凸不平,膠粘劑分子能滲透到這些凹凸深處,固化后能像小鉤一樣把膠粘劑和被膠接物體機(jī)械的連接在一起,故稱之為鉤一樣把膠粘劑和被膠接物體機(jī)械的連接在一起,故稱之為機(jī)械咬合理論。
55、對于大多數(shù)的金屬物體的粘接,都適合利用機(jī)械咬合理論。對于大多數(shù)的金屬物體的粘接,都適合利用該理論進(jìn)行解釋,這是為什么很多情況下都要對膠接表面進(jìn)該理論進(jìn)行解釋,這是為什么很多情況下都要對膠接表面進(jìn)行人工打磨的原因。行人工打磨的原因。膠粘劑粘接接頭的機(jī)械強(qiáng)度除受其分子結(jié)構(gòu)影響外,粘接工膠粘劑粘接接頭的機(jī)械強(qiáng)度除受其分子結(jié)構(gòu)影響外,粘接工藝也是重要的影響因素,其中表面處理影響最大。藝也是重要的影響因素,其中表面處理影響最大。膠粘劑的粘接工藝膠粘劑的粘接工藝膠粘劑膠粘劑選擇選擇粘接頭設(shè)計粘接頭設(shè)計及機(jī)械加工及機(jī)械加工表面處理表面處理上膠上膠固化固化修整修整要達(dá)到良好粘接,必須滿足:要達(dá)到良好粘接,必須
56、滿足:v 膠粘劑要很好的潤濕被粘物表面;膠粘劑要很好的潤濕被粘物表面;v 膠粘劑和被粘物之間存在較強(qiáng)的相互作用。膠粘劑和被粘物之間存在較強(qiáng)的相互作用。膠粘劑的選擇膠粘劑的選擇正確選擇膠黏劑,應(yīng)考慮:正確選擇膠黏劑,應(yīng)考慮:u 被粘接材料的性質(zhì)被粘接材料的性質(zhì)材料材料表面性狀表面性狀膠粘劑種類膠粘劑種類金屬金屬表面致密、堅硬、極性大表面致密、堅硬、極性大強(qiáng)度高的熱固性膠粘劑強(qiáng)度高的熱固性膠粘劑: :環(huán)氧膠、酚醛膠、聚氨酯膠、丙烯酸環(huán)氧膠、酚醛膠、聚氨酯膠、丙烯酸酯膠、熱熔膠、無機(jī)膠酯膠、熱熔膠、無機(jī)膠陶瓷、玻璃陶瓷、玻璃表面致密、堅硬、脆性大表面致密、堅硬、脆性大韌性好的室溫固化熱固性膠韌性好的
57、室溫固化熱固性膠: :環(huán)氧膠、聚氨酯膠、丙烯酸酯膠環(huán)氧膠、聚氨酯膠、丙烯酸酯膠木材、紙張、木材、紙張、織物織物多孔易吸收多孔易吸收應(yīng)用粘度較大的環(huán)氧膠、白乳膠、脲醛膠、氯丁膠、熱熔膠應(yīng)用粘度較大的環(huán)氧膠、白乳膠、脲醛膠、氯丁膠、熱熔膠皮革、合成革皮革、合成革細(xì)孔的極性易撓曲材料細(xì)孔的極性易撓曲材料選用柔性或彈性膠粘劑選用柔性或彈性膠粘劑: :氯丁膠、聚氨酯膠氯丁膠、聚氨酯膠橡膠橡膠彈性大,易撓曲彈性大,易撓曲環(huán)氧酰胺膠、氯丁膠、聚氨酯膠、丁腈膠環(huán)氧酰胺膠、氯丁膠、聚氨酯膠、丁腈膠熱固性塑料熱固性塑料環(huán)氧膠、酚醛膠、聚氨酯膠、丙烯酸酯膠環(huán)氧膠、酚醛膠、聚氨酯膠、丙烯酸酯膠熱塑性塑料熱塑性塑料環(huán)氧
58、膠、酚醛膠、聚氨酯膠、丙烯酸酯膠、氯丁膠、熱熔膠環(huán)氧膠、酚醛膠、聚氨酯膠、丙烯酸酯膠、氯丁膠、熱熔膠PEPE、PPPP、PTFEPTFE非極性難粘接非極性難粘接, ,需經(jīng)表面需經(jīng)表面處理提高表面自由能處理提高表面自由能乙烯乙烯- -醋酸乙烯共聚物熱熔膠或環(huán)氧膠醋酸乙烯共聚物熱熔膠或環(huán)氧膠u被粘接體應(yīng)用的場合及受力情況被粘接體應(yīng)用的場合及受力情況粘接強(qiáng)度要求不高粘接強(qiáng)度要求不高非結(jié)構(gòu)膠非結(jié)構(gòu)膠粘接強(qiáng)度要求高的結(jié)構(gòu)件粘接強(qiáng)度要求高的結(jié)構(gòu)件結(jié)構(gòu)膠結(jié)構(gòu)膠耐熱和抗蠕變耐熱和抗蠕變熱固性樹脂膠熱固性樹脂膠冷熱交變頻繁冷熱交變頻繁韌性好的樹脂橡膠復(fù)合型膠韌性好的樹脂橡膠復(fù)合型膠耐疲勞耐疲勞橡膠膠粘劑橡膠膠粘
59、劑u粘接過程有關(guān)特殊要求粘接過程有關(guān)特殊要求u粘接效率和粘接成本粘接效率和粘接成本u粘接工藝過程的可操作性粘接工藝過程的可操作性u減少毒害,應(yīng)用熱熔膠、乳液膠、壓敏膠等減少毒害,應(yīng)用熱熔膠、乳液膠、壓敏膠等膠粘劑的表面處理膠粘劑的表面處理表面處理的目的表面處理的目的:除去粘接表面污物和疏松層,提高被粘物:除去粘接表面污物和疏松層,提高被粘物表面張力,增加粘接的表面積。表面張力,增加粘接的表面積。u 溶劑脫脂:以丙酮、甲苯等清洗木材、纖維、紙張、皮革溶劑脫脂:以丙酮、甲苯等清洗木材、纖維、紙張、皮革表面,以除去污物,改進(jìn)膠粘劑的浸潤性。表面,以除去污物,改進(jìn)膠粘劑的浸潤性。u 機(jī)械處理:增加被粘
60、物表面粗糙度機(jī)械處理:增加被粘物表面粗糙度u 化學(xué)處理:使金屬表面形成致密、堅固、極性高的氧化膜,化學(xué)處理:使金屬表面形成致密、堅固、極性高的氧化膜,提高浸潤性;使非提高浸潤性;使非/弱極性聚合物表面極化,產(chǎn)生極性基團(tuán),弱極性聚合物表面極化,產(chǎn)生極性基團(tuán),提高表面自由能和浸潤性。提高表面自由能和浸潤性。 液相氧化、電暈放電、火焰處理、等離子體處理液相氧化、電暈放電、火焰處理、等離子體處理常用膠粘劑介紹常用膠粘劑介紹 膠粘劑種類繁多,成份性能各異,成熟的配方有幾百種膠粘劑種類繁多,成份性能各異,成熟的配方有幾百種之多。按基料之多。按基料種類種類不同常用膠粘劑:不同常用膠粘劑:(1)環(huán)氧膠粘劑)環(huán)
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