膠黏劑與涂料-第一章

1、第一章 膠接基礎膠粘劑與涂料Chap. 1 膠接基礎1.1 序言1.2 膠粘劑的組成和分類1.3接頭強度的解釋1.4膠接流變學與膠接破壞1.5與膠接相關的因素1.6 膠粘劑的選擇 1.1 序言1、定義：望文生義 國家標準通過粘黏附作用，能使被物粘結合在一起的物質所謂黏附作用是指兩個表面接觸時依靠物理力化學力結合在一起的現象 膠：一類具有粘附性能的物質的總稱 ；粘：多音字同（黏）膠的示性形容詞 完成膠接的動詞 劑：多種物質的混合物 1.1 序言1、定義：未盡之意 日本：在兩個或兩個以上材料間介入第三材料作為中間層，使材料相互結合起來，起結合作用的第三物質稱為膠粘劑。 自編：凡能潤濕成一層薄膜，依

2、靠這層薄膜在一定條件下固化或硬化，在兩個相同或不同表面之間形成物理力、化學力或二者兼有之力使之結合在一起并能在一定條件下滿足使用要求的物質。 1.1 序言1、定義：關鍵詞匯 粘黏附 兩個表面依靠化學力、物理力或兩者兼有的力使之結合在一起的狀態(tài)。 潤濕 因液體親和固體而在其表面擴散的現象。 固化 膠粘劑通過化學反應（聚合、交聯等）獲得并提高膠接強度等性能的過程。 硬化 膠粘劑通過物理作用（如結晶、冷卻、揮發(fā)性組分的蒸發(fā)等），變硬并提高膠接強度等性能的過程。 1.1 序言2、膠粘劑的發(fā)展歷史： 世界情況： 四方面提高： 三大體系： 樹脂橡膠混合 天然天然合成合成 ；單一單一 復合；復合；水溶水溶耐

3、水耐水 ；高能耗高能耗低能耗低能耗 1.1 序言2、膠粘劑的發(fā)展歷史： 我國情況： 源遠流長歷史 相對落后明代 與時俱進當今 黃帝煮膠黃帝煮膠 萬里長城萬里長城 秦俑戰(zhàn)車靈隱主梁秦俑戰(zhàn)車靈隱主梁 年代引進 年代完善 年代提高 明代萌芽清朝誤國明代萌芽清朝誤國民國混戰(zhàn)民國混戰(zhàn) 20世紀初，合成樹脂的出現成為粘接技術發(fā)展史上最重要的劃時代的里程碑。1907：美國L.H.Baekland等人發(fā)明酚醛樹脂，1910年Allied化學公司又開發(fā)古馬隆樹脂，在此基礎上，美國于1912年研制成功酚醛樹脂膠黏劑。1925:美國試制出天然橡膠型壓敏膠；1926：醇酸樹脂膠黏劑；1930：英國British Cy

4、anides公司研制出脲醛樹脂膠黏劑；加拿大試制出可小批量生產的聚乙烯醇膠黏劑。前蘇聯試制成功聚丁二烯橡膠；1931：美國開發(fā)氯丁橡膠；1933：德國研制出丁苯和丁晴橡膠，1935年試制生產聚異丁烯；1937:A.G.Bayer公司開發(fā)聚氨酯；1939：美國聚醋酸乙烯膠黏劑；20世紀40年代：美國研制出丁基橡膠，1941年開發(fā)出三聚氰胺膠黏劑；1942年開發(fā)不飽和聚酯膠，1943年使有機硅膠黏劑投入生產；1946：瑞士Ciba Geigy公司試制成功雙酚A環(huán)氧樹脂，使膠黏劑品種日趨增多；20世紀50年代，美國在膠黏劑研制中獨領風騷，1953年樂泰公司成功研制出厭氧膠黏劑，迄今風靡全球，1955

5、年Eastman(伊士曼）公司研制出a_氰基丙烯酸酯，1958年又試制成功酚醛環(huán)氧樹脂，1959年杜邦公司的甲基丙烯酸環(huán)氧丙酯問世，次年又使EVA聚合物投入生產；20世紀60年代，膠黏劑的研制達到了頂峰，1961年美國Narmco公司高性能耐高溫的聚苯并咪唑，同年杜邦公司又研制出同類聚酰亞胺膠黏劑，1962年美國Westing House公司開發(fā)出聚二苯醚膠黏劑，同年Dow Corning公司也研制出無溶劑硅樹脂膠黏劑，1965年該公司試制成功脂肪族環(huán)氧膠黏劑，1969年英國的Midland公司試制成功聚酚醚膠黏劑。20世紀70年代：膠黏劑工業(yè)逐步轉入系列化和完善化階段，這一時期也出現了不少品

6、種，1970年日本曹達公司使1,2-聚丁二烯商品化，英國的ICI公司開發(fā)出聚苯醚砜，1975年美國試制端稀型無溶劑硅樹脂膠黏劑，杜邦公司研制的液晶聚合物和瑞士Ciba Geigy公司的加聚性三嗪樹脂膠黏劑；當今：膠黏劑的研制逐步向功能化、高性能化、專業(yè)品級化和規(guī)?；l(fā)展。1.1 序言3、膠粘劑在國民經濟中的地位： 應用廣泛： 木材加工方面： 人造板（七板）： 人造板（七板）： 膠合板、（竹 ） 刨花板、 FQ NQ NQ 纖維板 FQ 中纖板 NQ 人造板（七板）： 細木工板 NQ 地板 FQ水泥木絲板 水泥 人造木（兩木）： 層積木、 集成木。 Q NQ FQ N 裝飾裝修（覆面基材）： 塑

7、料貼面板 NQ FQ SQ貼面薄木（0.20.50.8）： 成卷薄木 NQ+PVAC 層集薄木 API （濕固聚氨酯） 改性FQ 集成薄木 EP+聚酰胺人造單板（紙質膠膜）： 華麗板 SQ DAP 寶利板 UP 酚醛膠膜 FQ家具制造 ： 榫接： 皮骨膠 NQ PVAC 拼接： EVA CR EP 粘貼： PVF 各類乳膠 1.1 序言3、膠粘劑在國民經濟中的地位：其他行業(yè) ：建筑裝修包裝材料 紙質 松香 淀粉 水玻璃機械制造 鑄造 FQ 糠醛樹脂 PU膩子生活用品 鞋 CR PI航空航天 蜂窩材料 磷酸鹽系列1.1 序言3、膠粘劑在國民經濟中的地位： 應用意義 ： 代木、節(jié)木 ： 板種 膠合

8、板 刨花板 纖維板耗木 2.22.5 1.31.8 2.53.0代木 5.0 3.0 5.65.71.1 序言3、膠粘劑在國民經濟中的地位： 應用意義 ： 改善性能： 各向異性 變形 美化 易燃 易腐 提高效率： 涂料飾面 榫接膠接 1.1 序言3、膠粘劑在國民經濟中的地位： 應用現況： 木工用膠 60% 其中：NQ 85.2% FQ 6.3% PVAC 6.1% MF 2.1% 其它 0.3%1.2 膠粘劑的組成及分類膠粘劑的組成及分類 1、膠粘劑的組成 ： 必備成分粘料（binder） ： 膠粘劑配方中起粘附作用的主要物質。 1.2 膠粘劑的組成及分類膠粘劑的組成及分類 1、膠粘劑的組成

9、： 充分成分輔料 ：交聯劑 ：固化劑（curing agent） 直接參與化學反應使膠粘劑固化的成分促進劑（accelerator） 促進化學反應使膠粘劑低溫、快速固化的成分偶聯劑（ ） 通過架橋作用，與膠粘劑及被粘物發(fā)生化學反應而提高強度的成分。 1.2 膠粘劑的組成及分類膠粘劑的組成及分類 1、膠粘劑的組成 ： 充分成分輔料 ：填料（filler）： 增粘劑（tackifier） 能增加膠液粘性或擴展膠粘劑黏接范圍的固體物質 增稠劑（thickener）為增加膠粘劑的表觀粘度而加入的非黏性固體物質。 1.2 膠粘劑的組成及分類膠粘劑的組成及分類 1、膠粘劑的組成 ： 充分成分輔料 ：填料（

10、filler）： 填料用材料：有機物： 淀粉、蛋白、單寧、木粉、木素無機物： 炭黑、鈦白、鋅白、炭白、雙飛粉、膨潤土、高嶺土金屬粉末：銅、鋁、鐵 1.2 膠粘劑的組成及分類膠粘劑的組成及分類 1、膠粘劑的組成 ：充分成分輔料 ：填料（filler）： 填料的作用： 有利操作：增稠、觸變有利操作：增稠、觸變緩沖應力：溫度、縮聚、緩沖應力：溫度、縮聚、提高強度：交聯提高強度：交聯賦予功能：導電、導磁、導熱賦予功能：導電、導磁、導熱1.2 膠粘劑的組成及分類膠粘劑的組成及分類 1、膠粘劑的組成 ：充分成分輔料 ：稀釋料 ：用來降低膠粘劑固體含量及粘度的液體添加成分 溶劑溶劑 廣義：溶劑、增溶劑、廣義

11、：溶劑、增溶劑、 稀稀釋劑。釋劑。 狹義：溶劑狹義：溶劑 分散劑分散劑1.2 膠粘劑的組成及分類膠粘劑的組成及分類 1、膠粘劑的組成 ：充分成分輔料 ：增韌劑（flexibilizer）、增塑劑 用于改善膠粘劑的脆性，提高其韌性的物質而添加的昂貴成分。其它 ：防火劑、防老劑、防腐劑、阻聚劑1.2 膠粘劑的組成及分類膠粘劑的組成及分類 2、膠粘劑的分類 ：按固化方式分類 ：溶劑揮發(fā)型： 化學反應型： 冷卻冷凝型： 溶劑型：水、有機溶劑乳液型：兩液型：催化劑型、加成反應型、交聯反應型一液型：熱固型、搶奪反應型、其它反應型1.2 膠粘劑的組成及分類膠粘劑的組成及分類 2、膠粘劑的分類 ：按物理表觀形

12、態(tài)分類 ：液態(tài)型：水溶液、非水溶液、乳液（膠乳）、無溶劑型。 固態(tài)型：粉狀、片 塊狀、膠膜。 帶狀：黏附型、熱封型。膏狀與膩子型：1.2 膠粘劑的組成及分類膠粘劑的組成及分類 2、膠粘劑的分類 ：按主要化學成分分類 ：無機膠粘劑：硅酸鹽類、磷酸鹽類、硫酸鹽類、陶瓷。 有機膠粘劑：天然有機膠粘劑：合成有機膠粘劑：淀粉類、蛋白類、天然樹脂類、天然橡膠類、瀝青類 樹脂型：熱塑性、熱固性 橡膠型 復合型1.2 膠粘劑的組成及分類膠粘劑的組成及分類 2、膠粘劑的分類 ：按用途分類 ： 結構膠：酚醛樹脂膠、環(huán)氧酚醛膠等 非結構膠：聚醋酸乙烯、聚丙稀酸酯、橡膠類等 特種膠：導電膠、導熱膠、光敏膠等 1.3

13、接頭強度的解釋1.3.1膠合理論膠合理論 1、機械理論 （產生膠接力的第二位次要因素） 依據：粗化增強 套接強度搭接強度 解釋：機械結合力與摩擦力有關。它必然與壓力、表面不平整度有關。 機械摩擦力 潤濕液體膠粘劑滲透 變定 膠釘、鉤、錨 膠接接頭 實例：無機膠中氧化銅與磷酸的固化反應，套接強度搭接強度（對接強度）；機械結合理論對于木材這種多孔質的被膠接材料顯得尤為重要（木材表面存在的大量的紋孔和暴露在外的細胞腔是形成膠釘作用的有力條件）。不足：無法解釋化學處理的增強作用,不能解釋非多孔性材料（如玻璃）的膠接。 2、 擴散理論（膠黏劑分子與被粘物通過相互擴散產生分子纏繞強化結合而產生膠接強度）

14、依據：金屬擴散塑料冷封接塑料熱熔接 解釋：過渡層 大分子摩擦力 潤濕T、P熱塑性液膠 擴散穿插 介面消失 膠接接頭 帚化 溶劑揮發(fā) 擴散理論認為：高分子化合物之間的膠接作用與它們的互溶特性有關。當他們極性相似時有利于互溶擴散。依據擴散的熱力學條件，只有同類高分子化合物才能互溶和擴散，因此擴散理論（適用于解釋同種或結構、性能相近的高分子化合物的膠接）。依據擴散的動力學條件，適當降低分子量，提高兩種聚合物的接觸時間和膠接溫度，都將增強擴散作用，提高膠接強度。不足：不能解釋三相交聯物質的膠接現象，不能解釋金屬與陶瓷、玻璃等無機物的交接現象。3、 吸附理論 （膠接作用是物理吸附和化學吸附共同作用的結果

15、，而物理吸附則是膠接作用的普遍性原因） 依據：近程分子力即范德華力的客觀存在 解釋： 根據吸附作用能可知：膠黏劑與被膠接物極性越大，接觸得越緊密，吸附作用越充分，物理吸附對膠接的作用越大。吸 附 近程分子力 潤濕T、P膠液 比表面靠近 100 nm 膠接接頭 T、P 實例：醋酸乙烯-氯乙烯-順丁烯二酸共聚物膠接玻璃，剝離強度與羧基濃度有關。物理吸附是固體表面由于范德華力的作用能夠吸附液體和氣體。范德華力包括偶極力、誘導偶極力和色散力。吸附理論優(yōu)點：正確地把膠接理論與分子間作用力聯系在一起。吸附理論不足：把膠接作用主要歸因于分子間作用力。不能圓滿解釋膠黏劑與被膠接物之間膠接力大于膠黏劑本身的強度

16、這一事實。不能解釋膠接力的大小與剝離速度有關的事實。n不能解釋極性的-氰基丙烯酸能膠接非極性的聚苯乙烯類化合物的現象；不能解釋高分子化合物極性過大，膠接強度反而下降的事實。不能解釋網狀高聚物，當分子量超過5000時，膠接力幾乎消失的現象。n另一方面，許多膠接體系無法用范德華力解釋，而與酸堿配位有關。如酸性瀝青在堿性石灰上膠接牢固，在花崗巖上則不牢；表面成堿性的鈦酸鋇粉是酸性聚合物的良好填料，卻不能增強聚碳酸酯等堿性聚合物?；诖?，Fowkes提出酸堿作用理論。4、 化學鍵理論（膠接作用是化學鍵力作用的結果，化學鍵力包括離子鍵、共價鍵和金屬鍵） 依據： 化學處理 新相生成 解釋： 不足：無法解釋

17、惰性物質膠接 化學鍵 化學鍵力 潤濕、遷移 T、P膠液 接觸 化學反應 膠接接頭 活性基團 n實例：硫化橡膠與黃銅表面形成硫化亞銅，通過硫原子與橡膠分子的雙鍵形成化學鍵。聚氨酯膠接木材、皮革等。n化學鍵形成途徑：l通過膠黏劑與被膠接物中的活性基團形成化學鍵：如活潑氫與-NCO、-COOH、-COCL反應：這類反應可能發(fā)生在羧基橡膠與聚酰胺類纖維或塑料的體系中。如羥基與-NCO、環(huán)氧基、R-CH2-OH反應：如異氰酸酯或環(huán)氧樹脂膠黏劑與纖維素、玻璃交接時，可能發(fā)生上述反應。l通過偶聯劑使膠黏劑與被粘物之間形成化學鍵偶聯劑：一般含有兩類基團。其中一類可與膠黏劑分子發(fā)生化學反應；另一類基團或其水解形

18、成的基團，可與被粘物表面的氧化物或羥基發(fā)生化學反應，從而實現膠黏劑與被膠接表面的化學鍵連接。應用最多的偶聯劑是硅烷及其衍生物。其通式為：X3Si(CH2)nY其中X為可水解的基團，水解后生成羥基并與被膠接表面的基團發(fā)生反應。Y是能與膠黏劑發(fā)生反應的基團。硅烷基過氧化物偶聯劑，它在熱的作用下分解成自由基，可與烯類聚合物發(fā)生作用，從而促進烯類聚合物的膠接。l通過表面處理獲得化學基團，與膠黏劑形成化學鍵如：聚乙烯薄膜經電暈放電處理可產生-CO、-OH、-ON2、-NO3等活性基團，膠接時，與相應的膠黏劑分子可發(fā)生化學反應。金屬材料的表面處理。如氧化、陽極化處理或酸洗處理均可產生活性氧化層，與水可以形

19、成水合結構Me-OH。膠接時與膠黏劑可發(fā)生化學反應?；瘜W鍵理論不足：無法解釋大多數不發(fā)生化學反應的膠接現象。5、 靜電理論 依據： 強度與剝離速度有關 電容器剝離放電 解釋： 不足：無法解釋絕緣物之間的膠接。 雙電層 靜電力 潤濕、遷移 T、P膠液 比表面接觸 偶極、取向、誘導 膠接接頭 極性基團 + +1.3.2 膠接界面化學膠接界面化學1、形成接頭的必備條件：潤濕 氣液接觸時的三種狀態(tài) 不潤濕 部分潤濕（臨界） 完全潤濕 結論 = 00 cos = 1 氣固液固 完全潤濕 = 900 cos = 0 氣固 =液固 臨界潤濕 = 1800 cos = -1 氣固液固 不潤濕 00 1800

20、均為部分潤濕00 900 三相點超前 漏 漏膠缺陷900 1800 三相點滯后 潤濕不良 Young公式：SV=SL+LVcos：界面張力：接觸角對于一般的有機物的液/固體系，SL可忽略不計，只有滿足SVLV才有可能出現cos=1，從而獲得形成良好膠接接頭的必要條件。這也是選擇膠黏劑時的必要條件，即被膠接物表面能大于膠黏劑的表面能。三力平衡可表潤濕的效果：粘附張力 粘附張力（潤濕壓力、膠接張力）A =SVSL =LVcos 或 cos = （SVSL）/LV 決定潤濕結果，SVSL潤濕的速度膠接張力的物理意義：當液體侵潤固體表面時，固體表面自由能減少的量。此值越大侵潤越容易。膠接功：定義：在液

21、固接觸體系中，界面受到兩邊分子力的作用而存在吸附作用，分離界面兩相吸附作用所需的功稱為粘附功WA。粘附功可由剝離前后自由能的變化給出。WA=SV+LV-SL=LV（1+cos）當=0時，WA=2LV最大當=180時，則有WA=0.接觸體系的粘附功越大，對形成有效和高性能的粘接結構越有利。對于一個特定的固體表面，粘附功的最大值并不存在于完全潤濕之時。界面張力SL：這是基于考慮當作為界面的自由能SL越小，界面越穩(wěn)定。膠接功、膠接張力及界面張力的最適宜條件對于膠接功，WA=(2+bc)lv-b2LV在滿足lv=1/b+1/2c時，WA最大對于膠接張力，A=(1+bc)lv-b2LV在滿足lv=1/2

22、(1/b+c)時,A最大對于界面張力，當s=L時，sl=0為最小幾點說明：膠接張力與膠接功越大，接觸角越小，膠接強度越高。被膠接體的臨界表面張力越高潤濕越好，還可推知膠接強度也高。對于一個特定的固體表面，粘附功的最大值并不存在于完全潤濕之時。1.4 膠接流變學與膠接破壞膠接流變學與膠接破壞 1、有關接頭的基本知識 ：膠接接頭的微觀結構 膠接破壞定義 膠接接頭在材質上是不完全連續(xù)的，通常是應力集中部位，在外力和環(huán)境應力的作用下，可能導致接頭破壞。單位膠接面積或單位膠接長度上所能承單位膠接面積或單位膠接長度上所能承受的最大載荷稱為接頭的破壞強度。受的最大載荷稱為接頭的破壞強度。 膠接接頭的破壞類型

23、（見書P28）被膠接物破壞內聚破壞界面破壞混合破壞 原因： 被膠接物破壞和膠粘劑的內聚破壞，主要取決于二被膠接物破壞和膠粘劑的內聚破壞，主要取決于二者材料自身的強度。當然還與材料內部的缺陷、構成接頭后體者材料自身的強度。當然還與材料內部的缺陷、構成接頭后體系內部膠層厚度，被膠接物表面處理狀況，組分間相互作用等系內部膠層厚度，被膠接物表面處理狀況，組分間相互作用等有關，此時，接頭強度并不等于材料自身的強度，一般略低于有關，此時，接頭強度并不等于材料自身的強度，一般略低于材料強度。材料強度。 界面破壞的原因是被膠接材料的可粘性差造成的。界面破壞的原因是被膠接材料的可粘性差造成的。 在理想的條件下，

24、即沒有界面區(qū)存在時，其破壞強度主要在理想的條件下，即沒有界面區(qū)存在時，其破壞強度主要取決于膠粘劑與被膠接物之間的粘結強度。這種混合破壞的情取決于膠粘劑與被膠接物之間的粘結強度。這種混合破壞的情況，在各種材料強度相近時特別容易發(fā)生。另外，接頭破壞類況，在各種材料強度相近時特別容易發(fā)生。另外，接頭破壞類型會隨著各種條件的變化而轉變型會隨著各種條件的變化而轉變。2、影響接頭破壞的因素弱界面層 弱界面層主要對物理吸附為主的交接體系產生影響，弱界面層主要對物理吸附為主的交接體系產生影響，對膠接接頭起破壞作用的三種情況對膠接接頭起破壞作用的三種情況: :膠接強度主要來源于分子間的物理吸附；膠接強度主要來源

25、于分子間的物理吸附；膠接體系中的低分子物對被膠接物、膠黏劑的基料不能膠接體系中的低分子物對被膠接物、膠黏劑的基料不能混溶或處于飽和狀態(tài)時，通過滲析、遷移和富集而形成混溶或處于飽和狀態(tài)時，通過滲析、遷移和富集而形成弱界面層時，才對接頭破壞起作用；弱界面層時，才對接頭破壞起作用；膠接體系中的低分子物對被膠接物具有比膠黏劑更強的膠接體系中的低分子物對被膠接物具有比膠黏劑更強的吸附力，弱界面層對膠黏劑能起解吸作用時，才對接頭吸附力，弱界面層對膠黏劑能起解吸作用時，才對接頭破壞有影響。破壞有影響。內應力 膠接接頭破壞的重要原因之一。內應力主要有收縮應膠接接頭破壞的重要原因之一。內應力主要有收縮應力和熱應

26、力兩類。力和熱應力兩類。收縮應力是膠黏劑固化過程中體積收縮產生的應力；熱收縮應力是膠黏劑固化過程中體積收縮產生的應力；熱應力是材料間熱膨脹系數不等，溫度變化所產生的應力。應力是材料間熱膨脹系數不等，溫度變化所產生的應力。 環(huán)境應力環(huán)境應力膠接接頭的破壞一般是在環(huán)境應力作用下，通過膠接體膠接接頭的破壞一般是在環(huán)境應力作用下，通過膠接體系內的缺陷造成應力集中而導致破壞。環(huán)境應力包括外系內的缺陷造成應力集中而導致破壞。環(huán)境應力包括外界的機械作用力、溫度波動的熱沖擊及油、水等介質因界的機械作用力、溫度波動的熱沖擊及油、水等介質因素對膠接界面的物理化學作用。素對膠接界面的物理化學作用。3、膠接耐久性定義

27、：膠接耐久性是膠接接頭在使用和存放過程中長定義：膠接耐久性是膠接接頭在使用和存放過程中長期保持其性能的能力。期保持其性能的能力。膠接接頭使用條件主要有力的作用和環(huán)境的作用，實際膠接接頭使用條件主要有力的作用和環(huán)境的作用，實際兩者是同時存在又相互影響的。力的作用導致膠接接頭兩者是同時存在又相互影響的。力的作用導致膠接接頭的蠕變破壞和疲勞破壞，環(huán)境的作用導致膠接接頭的老的蠕變破壞和疲勞破壞，環(huán)境的作用導致膠接接頭的老化破壞?；茐?。 4、表面分析技術 測定表面形貌、表面能及表面的化學組成常用的測定表面形貌、表面能及表面的化學組成常用的方法有：方法有：1 1、固體的表面能測定；2、反射紅外光譜：表征

28、高分子表面區(qū)的基團，包括衰減全反射（ATR）,鏡面反射和漫射反射；3、X射線電子能譜（XPS）：對表面組成進行定性和定量分析；4、掃描電鏡（SEM）和電子探針：研究表面形貌；5、俄歇電子能譜（AES）：分析表面一定深度所逸出的元素的化學鍵狀態(tài)；6、離子散射譜（ISS）和二次離子質譜（SIMS）:研究組成的梯度分布，由二次離子的質量分析給出表面組成。1.5 與膠接相關的因素1.5.1 膠接與木材相關的因素 1、強度異常的解釋強度異常的解釋 ： 實例：結合木質接頭的九層結構圖，并以此解釋其木破率高強度低的現象 木破率：木質接頭破壞時木材本體破壞占破壞面積的面積百木破率：木質接頭破壞時木材本體破壞占

29、破壞面積的面積百分數。分數。 一般情況下木破率越大，接頭強度越高。但在九層結構一般情況下木破率越大，接頭強度越高。但在九層結構圖中如果施膠量不夠、膠液選用不當或木材加工中擠壓傷范圖中如果施膠量不夠、膠液選用不當或木材加工中擠壓傷范圍太大，導致粘附區(qū)過渡層未能完全復蓋擠壓傷區(qū)，就可能圍太大，導致粘附區(qū)過渡層未能完全復蓋擠壓傷區(qū)，就可能產生木破率高強強度低的異常現象產生木破率高強強度低的異?，F象 2 2、 被粘物的性質與狀態(tài)被粘物的性質與狀態(tài) 表面粗糙程度表面粗糙程度 粗糙系數粗糙系數= =實際面積實際面積/ /幾何面積幾何面積 f = Sf = S實實/S/S幾幾 比表面積比表面積= =實際面積

30、實際面積/ /幾何體積幾何體積 B = SB = S實實 / V/ V幾幾粗粗 糙糙 度度= =粗糙系數粗糙系數/ /比表面積比表面積 C = f/BC = f/B = = 幾何體積幾何體積/ /幾何幾何 =V=V幾幾/S/S幾幾=SLH/SL =SLH/SL = =粗糙深度粗糙深度 = H= H 結論結論: : 粗糙系數相同時粗糙系數相同時, ,粗糙深度越大則粗粗糙深度越大則粗糙度越大。糙度越大。 表面弱化程度表面弱化程度 富集弱化富集弱化 內部膠合惰性物質表面遷移內部膠合惰性物質表面遷移吸附弱化吸附弱化 外部膠合惰性物質表面吸附外部膠合惰性物質表面吸附機械弱化機械弱化 表面機械損傷表面機械

31、損傷 密度和樹種木材的強度通常與其密度近乎呈直線關系。當密度高的木材由含水率的變化而產生的應力也非常大，所要求的膠黏劑自身的內聚力也高。當膠黏劑被確定時，密度高的木材其膠接耐久性反而比密度低的木材膠接耐久性差。含水率木材膠接時，含水率是一個重要的參數。含水率過高，極易產生缺膠，膠壓后板翹曲和開裂，熱壓時還容易產生放炮現象。膠接制品的含水率應與其使用環(huán)境的平衡含水率相一致。膠接面得紋理和纖維方向膠接力受被膠接材表面紋理方向組合的影響變化較大。不同膠接面之間的膠接力有如下規(guī)律：徑切面/徑切面徑切面+弦切面弦切面/弦切面端切面之間端切面+徑切面 端切面+弦切面抽提物影響膠黏劑的潤濕，或者阻礙膠黏劑的

32、固化，造成膠接困難。木材缺陷、生長特征被膠接物的污染及其他1.5.2 膠接與膠黏劑有關的因素膠接與膠黏劑有關的因素 1 1、膠的性能與性質膠的性能與性質適當分子量適當分子量適當粘度適當粘度 （定義：兩層液體作相對移動量層間定義：兩層液體作相對移動量層間產生摩擦力的現象產生摩擦力的現象 ） 適當適當 適當適當PH PH 適當極性適當極性 強度的回顧 接頭接頭強度強度內聚強度內聚強度 粘附強度粘附強度 膠層內聚力膠層內聚力 被粘物內聚力被粘物內聚力 機械摩擦力機械摩擦力 大分子摩擦力大分子摩擦力 近程分子力近程分子力 化學鍵力化學鍵力 靜電力靜電力 強度的回顧 膠層內聚力被粘物內聚力被粘物內聚力機

33、械摩擦力 大分子摩擦力 近程分子力 化學鍵力 靜電力 最佳強度. M 粘附強度 內聚強度 有效強度膠合強度 圖一：M、 、增長與膠合強度的關系圖 結論：如圖所示隨如圖所示隨 M M的增長的增長膠粘劑的粘附強度膠粘劑的粘附強度而降低，內聚強度則升高。而降低，內聚強度則升高。接頭的強度為內聚強度與粘附強度的相疊部分接頭的強度為內聚強度與粘附強度的相疊部分稱有效強度。稱有效強度。 有效強度隨有效強度隨 M M的增長呈拋物線變化，的增長呈拋物線變化，有極值。所以膠要有適當有極值。所以膠要有適當 M M 結論：如圖所示隨如圖所示隨 M M的增長的增長膠粘劑的粘附強度膠粘劑的粘附強度而降低，內聚強度則升高

34、。而降低，內聚強度則升高。接頭的強度為內聚強度與粘附強度的相疊部分接頭的強度為內聚強度與粘附強度的相疊部分稱有效強度。稱有效強度。 有效強度隨有效強度隨 M M的增長呈拋物線變化，的增長呈拋物線變化，有極值。所以膠要有適當有極值。所以膠要有適當 M M 1.5.3 膠接與膠合工藝膠接與膠合工藝 1 1、膠合工藝條件膠合工藝條件 溫度溫度 塑化木材塑化木材 促進反應促進反應 降低膠粘降低膠粘 蒸發(fā)稀料蒸發(fā)稀料 壓力壓力 減小距離減小距離 增加接觸增加接觸 趕攆氣泡趕攆氣泡 緩沖應力緩沖應力 增益潤濕增益潤濕 含水率含水率 多稀釋膠液多稀釋膠液 少膠液增濃少膠液增濃 做傳熱介質做傳熱介質 施膠量施

35、膠量 ?。簭姸雀撸〝嗔?、變形）?。簭姸雀撸〝嗔?、變形） 缺膠缺膠 厚：應力、厚：應力、 氣泡、氣泡、 蠕變蠕變 陳陳 化化 適當陳化適當陳化 增益初粘度增益初粘度, , 防止漏膠防止漏膠 1.5.4 膠接與其他因素膠接與其他因素 1 1、接頭設計與應力接頭設計與應力 接頭工藝設計接頭工藝設計 扁擔修理 一般原則：膠層受力類型盡量為剪切力或大部分為剪切力，盡量避免膠層受剝離力或不均勻扯離力的作用，盡量增大粘結面積。內應力內應力 （無效應力） 工藝應力工藝應力 溫度、 壓力、 變定、 干濕 環(huán)境應力環(huán)境應力 溫度、 干濕一般原則：接頭設計應盡量將應力集中降到最低程度。1.6 膠粘劑的選擇膠粘劑的選

36、擇 1 1、按制品的使用要求選擇按制品的使用要求選擇 強度強度：接頭破壞時單位面積或長度上承受的載荷的大小 結構膠長期承受較大變載荷 非結構膠室內家具 壓敏膠無損折卸1.6 膠粘劑的選擇膠粘劑的選擇 耐水耐水 耐水性：膠粘劑長期接觸潮氣水分后保持其膠結性能的能力。 一類膠：航天、航空、航海用品，室外玩具 二類膠：室內家具三四類膠：紙質包裝 1.6 膠粘劑的選擇膠粘劑的選擇 耐熱耐熱航天材料膠接 。耐久耐久文物修復、工藝品制作環(huán)保環(huán)保室內：無甲醛釋放、無苯釋放、無放射性污染持續(xù)發(fā)展 其它其它 阻燃、滯火、耐熱 1.6 膠粘劑的選擇膠粘劑的選擇 2 2、按原料及生產工藝要求選擇按原料及生產工藝要求

37、選擇 固體含量固體含量 在規(guī)定條件下測得的膠粘劑的非揮發(fā)分的含量粘度粘度兩層液體作相對移動量層間產生摩擦力的現象。 初粘度初粘度施膠被粘物一經接觸后即具有的強度。1.6 膠粘劑的選擇膠粘劑的選擇 適用期適用期 配制好的膠粘劑維持其可用性及膠合強度的時。人造板2小時固化時間固化時間 在一定條件下熱固性膠固化所需的時間 貯存期貯存期 在一定條件（陰蔽、密封）下膠粘劑維其可用性和膠合強度時間FQ 69月 NQ 2 6月 SQ 1周 PVAC 1年 1.6 膠粘劑的選擇膠粘劑的選擇 3 3、一般原則和應用實例一般原則和應用實例 一般原則一般原則高效節(jié)能： 省時 節(jié)能 多功能低毒環(huán)保：綠色工藝 無害利用

38、 廢棄降解工藝可行 滿足工藝 （光固、厭氧、熱熔）滿足使用 （再膠合）相容4.檢驗 方法有破壞性檢驗和非破壞性檢驗，破壞性方法有破壞性檢驗和非破壞性檢驗，破壞性檢驗一般為力學實驗法，非破壞性實驗法包括：檢驗一般為力學實驗法，非破壞性實驗法包括：目測、聲響實驗檢查（如敲擊、聲音共振、渦流目測、聲響實驗檢查（如敲擊、聲音共振、渦流聲響實驗、脈沖式渦流聲響實驗、聲響實驗、脈沖式渦流聲響實驗、ArvinArvin聲學分聲學分析）、超聲檢測、液晶、全息照相術、熱成像檢析）、超聲檢測、液晶、全息照相術、熱成像檢查、熱紅外檢查、射線照相術、查、熱紅外檢查、射線照相術、X X射線術、放射射線術、放射性同位素法、中子射線攝像法、滲透劑檢查等性同位素法、中子射線攝像法、滲透劑檢查等4.檢驗 1.6 膠粘劑的選擇膠粘劑的選擇 應用實例應用實例 刨花板NQ膠： 高濃 表面大 初粘度好 顆粒料 運輸振動 低粘度 潤濕力強 適用期長 生產周期長 相關專業(yè)術語相關專業(yè)術語 膠粘劑膠粘劑通過粘附、膠合作用能使被粘物結合在一通過粘附、膠合作用能使被粘物結合在一起的物質。所謂