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2014.3第三章膠粘劑Goodmorning2014.3第三章膠粘劑Goodmorning3.1膠粘劑概述膠粘劑(黏合劑)eltadhesive:
a.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:
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P195~1973.1膠粘劑概述膠c.膠粘劑的分類(lèi):膠粘劑種類(lèi)繁多,組分各異,有多種分類(lèi)方式。1、按物理形態(tài)(外觀)分類(lèi):
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(lèi):1)無(wú)機(jī)膠粘劑2)有機(jī)膠粘劑3、按來(lái)源分類(lèi)
1)天然膠粘劑2)合成膠粘劑
第三章膠粘劑c.膠粘劑的分類(lèi):膠4、按固化方式分類(lèi):
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(lèi):
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(lèi)
結(jié)構(gòu)膠粘劑、非結(jié)構(gòu)膠粘劑。P197~1994、按固化方式分類(lèi):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.膠粘劑的性能耐溫性低污染性粘接無(wú)第三章膠粘劑1防腐蝕2用于軍事領(lǐng)域
3用作生物醫(yī)用
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.膠粘劑的應(yīng)用第三章膠粘劑1防腐膠粘劑發(fā)展趨勢(shì)1)發(fā)展無(wú)溶劑性膠粘劑現(xiàn)行的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。
2)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。3)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。4)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。第三章膠粘劑膠粘劑發(fā)展趨勢(shì)1)發(fā)相關(guān)定義膠接接頭(adhesivejoint):由膠粘劑與被粘物表面依靠粘附作用形成的組件。被粘物(adherends):接頭中除膠粘劑外的固體材料。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。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。第三章膠粘劑相關(guān)定義膠接接頭(a膠粘劑的固化固化:通過(guò)適當(dāng)方法使膠層由液態(tài)變成固態(tài)的過(guò)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化方式反應(yīng)型膠粘劑的固化乳液型膠的固化第三章膠粘劑膠粘劑的固化固化:通
粘結(jié)接頭的設(shè)計(jì)1、接頭及其受力情況:相當(dāng)復(fù)雜,主要機(jī)械力剪切力不均勻扯離力剝離力拉伸力第三章膠粘劑粘結(jié)接頭的設(shè)計(jì)1接頭形式選擇原則2、接頭形式選擇原則:膠層承受剪切力和拉伸力,避免剝離力和不均勻扯離力。增加粘結(jié)面積防止層間剝離避免應(yīng)力集中膠層均勻加工容易,方便第三章膠粘劑接頭形式選擇原則2、粘結(jié)接頭類(lèi)型粘結(jié)接頭類(lèi)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)第三章膠粘劑粘結(jié)接頭類(lèi)型粘結(jié)接頭3.2粘接原理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)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)濕影響膠接強(qiáng)度第三章膠粘劑3.2粘接原理吸附吸附理論吸附理論認(rèn)為膠接過(guò)程分兩個(gè)階段第一階段:膠粘劑分子通過(guò)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。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,1948,40:329吸附理論吸附理論認(rèn)為物質(zhì)的極性有利于獲得高膠接強(qiáng)度,但過(guò)高會(huì)妨礙濕潤(rùn)過(guò)程的進(jìn)行結(jié)論膠粘劑與被膠接材料表面間的距離是產(chǎn)生膠接力的必要條件膠接體系內(nèi)分子接觸區(qū)(界面)的稠密程度是決定膠接強(qiáng)度的主要因素膠粘劑濕潤(rùn)被膠接材料的表面產(chǎn)生物理吸附必要非充分條件高的膠接強(qiáng)度H2O第三章膠粘劑物質(zhì)的極性有利于獲得吸附理論的缺陷: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(guò)大,反而膠接強(qiáng)度降低。4.解釋不了水的影響。第三章膠粘劑吸附理論的缺陷:第三靜電理論該理論認(rèn)為:在膠接接頭中存在雙電層,膠接力來(lái)自雙電層的靜電引力。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;ε--介質(zhì)的介電常數(shù)第三章膠粘劑靜電理論該理論認(rèn)為: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。靜電引力的產(chǎn)生是相1電荷場(chǎng)和相2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)第三章膠粘劑將被膠接材料和固化的擴(kuò)散理論觀點(diǎn):膠粘劑和被粘物分子通過(guò)相互擴(kuò)散而形成牢固接頭。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。第三章膠粘劑擴(kuò)散理論觀點(diǎn):膠粘劑機(jī)械結(jié)合理論觀點(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關(guān)。F:摩擦力;W:法線(xiàn)壓力;H:固體表面的凹凸高度;1/λ: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。第三章膠粘劑機(jī)械結(jié)合理論觀點(diǎn):第化學(xué)鍵理論觀點(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?;瘜W(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。優(yōu)點(diǎn):對(duì)膠接現(xiàn)象可以部分解釋。缺點(diǎn):無(wú)法解釋不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的膠接現(xiàn)象。第三章膠粘劑化學(xué)鍵理論觀點(diǎn):第三其它膠接理論配位鍵理論弱界面層膠接理論五環(huán)說(shuō)膠接強(qiáng)度膠粘劑被膠接材料環(huán)境
分子結(jié)構(gòu)配方設(shè)計(jì)
性質(zhì)表面處理操作工藝
環(huán)境介質(zhì)應(yīng)力狀況第三章膠粘劑其它膠接理論配位鍵理
膠接過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)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:①膠釘理論(anchoring);②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:①通過(guò)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);②相1相2密切接觸,產(chǎn)生分子間的拉引作用力;③相1和相2通過(guò)化學(xué)鍵結(jié)合在一起??傊z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??偨Y(jié)第三章膠粘劑膠接過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜3.3如何正確選擇膠粘劑
第三章膠粘劑應(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(guò)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
3.3如何正確選擇膠接強(qiáng)度被膠接物的表面狀態(tài)弱界面層內(nèi)應(yīng)力交聯(lián)度極性分子量及分子量分布膠粘劑的固化膠層厚度影響膠接強(qiáng)度的因素第三章膠粘劑膠接強(qiáng)度被膠接物的表3.4各種膠粘劑介紹
硅酸鹽類(lèi):硅酸鹽水泥、硅酸鈉(水玻璃)磷酸鹽類(lèi):磷酸-氧化銅硫酸鹽類(lèi):石膏陶瓷:氧化鋯、氧化鋁
淀粉類(lèi):淀粉、糊精蛋白類(lèi):大豆蛋白、血蛋白、骨膠、魚(yú)膠、酪素、蟲(chóng)膠天然樹(shù)脂膠、天然橡膠礦物膠:礦物蠟、瀝青
熱塑性:聚醋酸乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯醇縮甲醛、聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚氨酯、聚酰胺、飽和聚酯等熱固性:脲醛樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、間苯二酚樹(shù)脂、三聚氰按樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、不飽和聚酯、聚異氰酸酯、呋喃樹(shù)脂等樹(shù)脂型橡膠型復(fù)合型氯丁橡膠、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、熱塑性橡膠酚醛-聚乙烯醇縮醛、酚醛-氯丁橡膠、酚醛-丁腈橡膠、環(huán)氧-酚醛、環(huán)氧-聚酰胺、環(huán)氧-丁腈橡膠、環(huán)氧-聚氨酯合成有機(jī)膠粘劑天然有機(jī)膠粘劑無(wú)機(jī)有機(jī)膠粘劑第三章膠粘劑3.4各種膠粘劑介無(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。
按化學(xué)成分:硅酸鹽,磷酸鹽,硫酸鹽,硼酸鹽等。
按固化機(jī)理:氣干型,水固型,熱熔型,反應(yīng)型。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900~1000℃)
A、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:有水泥,石膏無(wú)機(jī)膠粘劑第三章膠第三章膠粘劑基料: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(lèi)、硅酸鹽、硼酸鹽等的反應(yīng)產(chǎn)物為基料。固化劑:金屬氧化物、氫氧化物、硼酸鹽、硅酸鹽以及金屬鹽等。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。用于:粘接金屬、陶瓷、玻璃等。C、磷酸鹽類(lèi)膠粘劑第三章膠粘劑基料:例:氧化銅-磷酸鹽膠粘劑氧化銅制備:900oC灼燒一定時(shí)間—
冷卻—
研磨200目磷酸鹽制備: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。磷酸膠粘劑能耐-70~1300℃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。第三章膠粘劑例:氧化銅-磷酸鹽膠第三章膠粘劑硅酸鹽類(lèi)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。通式為:M2O.nSiO2.H2O來(lái)表示。M
金屬有Li,Na,K。n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L(fǎng)i+>K+>Na+。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、防火要求的材質(zhì)的粘接。最常見(jiàn)硅酸鈉,即水玻璃,n=3.2-3.4,對(duì)木材、紙張有良好的粘接。D、硅酸鹽類(lèi)膠粘劑第三章膠粘劑硅酸鹽有機(jī)膠黏劑定義:天然膠粘劑是指由天然有機(jī)物制成的膠粘劑優(yōu)點(diǎn):原料易得,使用方便缺點(diǎn):粘接力和耐水性等方面均不如合成膠粘劑分類(lèi):按原料來(lái)源分:礦物膠、動(dòng)物膠、植物膠按組成分:淀粉、動(dòng)植物蛋白、纖維素、天然樹(shù)脂
第三章膠粘劑天然膠粘劑有機(jī)膠黏劑定義:天然例:淀粉膠粘劑
淀粉:是由許多葡萄糖結(jié)構(gòu)單元(C6H10O5)互相連接而成的多糖類(lèi)聚合物,為粒狀。來(lái)源:植物的種子、果實(shí)、葉、塊莖、球莖中都會(huì)有大量的淀粉。淀粉分離:溶解于冷水中先膨脹或溶脹,再干燥成粒狀分離。淀粉直接糊化粘接性能很低,直接用途就有限,所以在工業(yè)中廣泛使用的淀粉膠粘劑一般是通過(guò)淀粉的降解轉(zhuǎn)化或化學(xué)改性制得。
第三章膠粘劑
常用轉(zhuǎn)化用配合劑有增塑劑、液化劑、溶膠化劑、填料、硼砂、保鮮劑等。A增塑劑:甘油,二醇類(lèi),大豆油,葡萄糖,果汁。
用途:控制膠合成的脆性或調(diào)節(jié)干燥速度。B液化劑:氯化鈣,尿素,硝酸鈉,乙酰胺等。
用途:降低粘度,或控制膠粘時(shí)間與干燥速度的助劑,用量5-20%
。C填料:粘土,磷酸鈣,二氧化鈦等。
用途:控制與多孔性莖材相關(guān)連的滲透性,也可控制淀粉類(lèi)膠粘劑的固化,用量5-50%
。D保鮮劑:甲醛,硫酸銅,硫酸鋅,苯甲酸鹽等。
用途:殺菌、防霉作用。但要注意毒性,用量0.2-1%。第三章膠粘劑常用轉(zhuǎn)化用配合劑有增E
硼砂:(四硼酸鈉)
用途:增粘,提高膠的內(nèi)聚力和穩(wěn)定性。
原因:硼砂分子同淀粉的羥基相互作用或同游離水分子締合作用的結(jié)果。加20%硼砂,固化強(qiáng)度增大,使操作速度快。
F
溶膠化劑當(dāng)加入苛性堿直到所有四硼酸鈉被轉(zhuǎn)化成偏硼酸鈉時(shí),其粘結(jié)強(qiáng)度可進(jìn)一步提高。如堿加過(guò)量,反而使粘度下降。
第三章膠粘劑E硼砂:(四硼酸鈉第三章膠粘劑
例1:紙箱用耐水膠粘劑◆配方:珍球狀玉米淀粉36.3kg+227kg
苛性鈉6.8kg
硼砂10Mol
脲醛樹(shù)脂(Casco樹(shù)脂PR-195)20.4kg水212+689kg◆工藝:
1.初次混合:加水——
49oC加熱——
玉米淀粉——
5分鐘+攪拌——
硼砂——
苛性鈉——
15分鐘+
攪拌——
加冷水
2.二次混合上述料加水——
在38oC下加熱——
加玉米淀粉——
加脲醛樹(shù)脂
第三章膠粘劑例1例2:紙板箱頂端和底部密封膠配方第三章膠粘劑配方:水400
磷酸三丁酯1
硼砂(10mol)30白糊精75加熱到85oC(使用夾套蒸汽),保溫20分鐘,冷卻到60oC并加入苛性鈉10
,甲醛1
攪拌10分鐘即可此膠黏度:1000~4000MP/S2之間可用水調(diào)節(jié)施工粘度。
例2:紙板箱頂端和底骨膠:動(dòng)物蛋白膠(另外:皮膠、魚(yú)膠等)。.制取工藝A,將動(dòng)物骨骼在石灰水中浸泡,然后水洗,中和,最后加熱蒸煮,獲得浸出物,其直接脫水,干燥即將成品。B,將動(dòng)物骨骼粉碎,水洗后,放進(jìn)裝有弱酸的壓力罐中,加熱反應(yīng)器,并不斷向骨粉上噴灑熱水,從而使膠不斷析出,溶出的稀膠液經(jīng)過(guò)濾,去除脂肪酸及骨渣等副產(chǎn)物,干燥后即為成品骨膠。骨膠:粒狀或粉狀,無(wú)臭味,顏色為淡黃至棕色。使用:加水,熱溶,即可用。應(yīng)用:皮革,木材,織物,紙張的粘接。
第三章膠粘劑例:骨膠骨膠:動(dòng)物蛋白膠(另合成樹(shù)脂膠粘劑1、熱塑性樹(shù)脂膠粘劑
熱塑性高分子膠粘劑是以線(xiàn)型聚合物為粘料,很容易配制成溶液狀、乳液狀或熔融狀粘合劑進(jìn)行粘接操作,使用方便。固化過(guò)程中不產(chǎn)生交聯(lián)反應(yīng),而是通過(guò)溶劑或分散介質(zhì)的揮發(fā)或熔體冷卻成為膠層而產(chǎn)生粘接力。優(yōu)點(diǎn):柔韌性、耐沖擊性、初粘力高、貯存穩(wěn)定性好等。缺點(diǎn):耐熱性、耐溶劑性較差,膠接強(qiáng)度相對(duì)較低,常溫下往往有蠕變傾向。
應(yīng)用:非結(jié)構(gòu)件的膠粘,如紙張、木材、皮革、纖維制品等低受力物品的粘接。熱塑性聚酰胺、聚酯等也用于金屬、金屬與塑料、橡皮間的粘接。
第三章膠粘劑合成樹(shù)脂膠粘劑1、熱例1:聚醋酸乙烯酯膠粘劑:以醋酸乙烯為單體經(jīng)聚合得到的一種熱塑性樹(shù)脂膠粘劑。聚醋酸乙烯酯形成機(jī)理:自由基加聚反應(yīng)以硫酸銨為引發(fā)劑為例1、鏈引發(fā)第三章膠粘劑例1:聚醋酸乙烯酯膠2、鏈增長(zhǎng)第三章膠粘劑2、鏈增長(zhǎng)第三章膠3、鏈終止第三章膠粘劑3、鏈終止第三章膠聚醋酸乙烯酯膠粘劑應(yīng)用:乳液型和溶液型乳液型:例:聚乙烯醇4水55醋酸乙烯酯44鄰苯二甲酸二丁酯6
辛醇0.2
過(guò)硫酸銨適量第三章膠粘劑聚醋酸乙烯酯膠粘劑應(yīng)聚醋酸乙烯酯乳液膠特點(diǎn):1.良好的操作條件2.常溫硬化膠,硬化速度快3.使用方便,不必加熱4.水為分散介質(zhì),成本低缺點(diǎn):1.耐水和耐濕性差2.耐熱性差,(40-90oC)溶液型:由溶液聚合制得或?qū)⒐腆w聚合物溶解在溶劑中制成溶液。也靠溶劑揮發(fā),達(dá)到一定強(qiáng)度。第三章膠粘劑聚醋酸乙烯酯乳液膠特例2:聚乙烯醇及聚乙烯醇縮醛膠粘劑:制備:聚醋酸乙烯酯水解制聚乙烯醇,聚乙烯醇與醛類(lèi)進(jìn)行縮合反應(yīng)得到聚乙烯醇縮醛膠粘劑。第三章膠粘劑例2:聚乙烯醇及聚乙應(yīng)用:
將聚乙烯醇和水在加熱下溶解可直接得到水溶性膠粘劑。常用的聚乙烯醇牌號(hào)為PVA-1788,其醇解度為88%,平均聚合度為1700。若醇解度太低水溶性不好,醇解度太高則容易結(jié)晶,粘合效果下降。因聚乙烯醇膠粘劑價(jià)格低、無(wú)毒、主要用于紙品的粘接和辦公用品中的漿液(如筆芯)。
例:107膠主要成分為低縮醛度的聚乙烯醇縮甲醛。第三章膠粘劑應(yīng)用:
熱固性樹(shù)脂膠粘劑是以中低分子量、且含有高反應(yīng)性基團(tuán)的聚合物為粘料的膠粘劑,在加熱(或固化劑)作用下,聚合物之間發(fā)生交聯(lián)反應(yīng),形成不溶不熔的膠層。特點(diǎn):聚合物分子量小易擴(kuò)散滲透,粘接力強(qiáng),膠層耐熱性、耐蠕變性好。缺點(diǎn):但起始粘接力小,固化后易產(chǎn)生體積收縮和內(nèi)應(yīng)力,使膠接強(qiáng)度下降,所以往往需加壓、加入填料來(lái)彌補(bǔ)這些不足。
第三章膠粘劑2、熱固性樹(shù)脂膠粘劑熱固性樹(shù)脂膠粘劑是以熱固性高分子膠粘劑主要有(常溫固化或加熱)1)氨基樹(shù)脂膠粘劑2)酚醛樹(shù)脂膠粘劑
3)環(huán)氧樹(shù)脂膠粘劑4)熱固性丙烯酸樹(shù)脂膠粘劑
5)芳雜環(huán)聚合物膠粘劑
6)聚氨酯膠粘劑
7)不飽和聚酯膠粘劑
8)脲醛樹(shù)脂膠粘劑
9)壓敏膠粘劑10)間苯二酚-甲醛樹(shù)脂膠粘劑11)三聚氰胺-甲醛樹(shù)脂膠粘劑第三章膠粘劑熱固性高分子膠粘劑主熱固性樹(shù)脂膠粘劑(之一)◆酚醛樹(shù)脂膠粘劑1耐熱性?xún)r(jià)廉2性能較脆3金屬塑料木材特點(diǎn)缺點(diǎn)應(yīng)用第三章膠粘劑熱固性樹(shù)脂膠粘劑(之
酚醛樹(shù)脂的合成及固化原理第三章膠粘劑酚醛樹(shù)脂的合成及固固化(溫度150-180oC,適當(dāng)加壓0.3-1.5MP)第三章膠粘劑固化(溫度150-1
未改性酚醛樹(shù)脂膠黏劑例1:酚鋇樹(shù)脂膠配方如下:第三章膠粘劑應(yīng)用:木材,纖維板的膠接未改性酚醛樹(shù)脂膠黏例2:醇溶性酚醛樹(shù)脂膠如:2124型膠,配方如下醇溶性酚醛樹(shù)脂100石油磺酸180-200使用工藝與性能與酚鋇樹(shù)脂相同,但因?yàn)闆](méi)有游離的酚存在,毒性小。例3:水溶性酚醛樹(shù)脂膠特點(diǎn):游離酚含量小于2.5%,對(duì)人體危害小,節(jié)省有機(jī)溶劑,成本低。應(yīng)用:高級(jí)膠合板,塑料等。固化溫度120-145oC,壓力0.29-2.06MP。第三章膠粘劑例2:醇溶性酚醛樹(shù)脂
改性酚醛樹(shù)脂膠粘劑改性目的:提高膠接韌性,耐介質(zhì)性。例1:酚醛-丁腈膠粘劑酚醛樹(shù)脂-主體丁腈-改性成分配比為1:1較好型號(hào):J-01,J-03,J-04,J-015,J-16等例2:
酚醛-聚乙烯醇縮醛膠粘劑特點(diǎn):A耐低溫和較高溫度第三章膠粘劑改性酚醛樹(shù)脂膠粘劑B.耐大氣老化C.耐介質(zhì)D.較佳配比約5:2第三章膠粘劑B.耐大氣老化第三章例3:
酚醛-尼龍膠粘劑如:SY-7型配方:羥甲基尼龍80酚醛樹(shù)脂20乙醇250膠接條件:壓力:0.3MP,溫度:155oC,時(shí)間:1小時(shí)固化第三章膠粘劑例3:酚醛-尼龍膠熱固性樹(shù)脂膠粘劑(之二)◆環(huán)氧樹(shù)脂膠粘劑:由環(huán)氧樹(shù)脂、固化劑、促進(jìn)劑、改性劑、稀釋劑、填料等組成的液態(tài)或固態(tài)膠粘劑。膠粘過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的物理和化學(xué)過(guò)程,包括浸潤(rùn)、粘附、固化等步驟,最后生成三維交聯(lián)結(jié)構(gòu)的固化物,把被粘物結(jié)合成一個(gè)整體。第三章膠粘劑熱固性樹(shù)脂膠粘劑(之膠接性能(強(qiáng)度、耐熱性、耐腐蝕性、抗?jié)B性等)不僅取決于膠粘劑的結(jié)構(gòu)和性能以及被粘物表面結(jié)構(gòu)和膠粘特性,而且和接頭設(shè)計(jì)、膠粘劑的制備工藝和貯存以及膠接工藝等密切相關(guān),同時(shí)還受周?chē)h(huán)境(應(yīng)力、溫度、濕度、介質(zhì)等)的制約。應(yīng)用:由于環(huán)氧膠粘劑的粘接強(qiáng)度高、通用性強(qiáng),曾有“萬(wàn)能膠”、“大力膠”之稱(chēng)。已在航空、航天、汽車(chē)、機(jī)械、建筑、化工、輕工、電子、電器以及日常生活等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。膠接性能(強(qiáng)度、耐熱環(huán)氧樹(shù)脂膠粘劑類(lèi)型(分類(lèi)方法尚未統(tǒng)一)1.按膠粘劑的形態(tài)分:A無(wú)溶劑型膠粘劑B(有機(jī))溶劑型膠粘劑C水性膠粘劑(又可分為水乳型和水溶型兩種)D膏狀膠粘劑E薄膜狀膠粘劑(環(huán)氧膠膜)等第三章膠粘劑環(huán)氧樹(shù)脂膠粘劑類(lèi)型(2.按固化條件分:(1)冷固化膠(不加熱固化膠)。又分為:
低溫固化膠,固化溫度<15℃;
室溫固化膠,固化溫度15-40℃。(2)熱固化膠。又可分為:
中溫固化膠,固化溫度約80-120℃;
高溫固化膠,固化溫度>150℃。(3)其他方式固化膠,如光固化膠、潮濕面及水中固化膠、潛伏性固化膠等。2.按固化條件分:3、按膠接強(qiáng)度分類(lèi)
(1)結(jié)構(gòu)膠,抗剪及抗拉強(qiáng)度大,而且還應(yīng)有較高的不均勻扯離強(qiáng)度,使膠接接頭在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)能承受振動(dòng)、疲勞及沖擊等栽荷。同時(shí)還應(yīng)具有較高的耐熱性和耐候性。通常鋼-鋼室溫抗剪強(qiáng)度>25MPa,抗拉強(qiáng)度≥33MPa。不均勻扯離強(qiáng)度>40kN/m。
(2)次受力結(jié)構(gòu)膠,能承受中等載荷。通常抗剪強(qiáng)度17-25MPa,不均勻扯離強(qiáng)度20-50kN/m。
(3)非結(jié)構(gòu)膠,即通用型膠粘劑。其室溫強(qiáng)度還比較高,但隨溫度的升高,膠接強(qiáng)度下降較快。只能用于受力不大的部位。
第三章膠粘劑3、按膠接強(qiáng)度分類(lèi)第4、按用途分類(lèi)
(1)通用型膠粘劑。
(2)特種膠粘劑。如耐高溫膠(使用溫度≥150℃)、耐低溫膠(可耐-50℃或更低的溫度)、應(yīng)變膠(粘貼應(yīng)變片用)、導(dǎo)電膠(體積電阻率10-3-10-4Ω·cm)、密封膠(真空密封、機(jī)械密封用)、光學(xué)膠(無(wú)色透明、耐光老化、折光率與光學(xué)零件相匹配)、耐腐蝕膠、結(jié)構(gòu)膠等。
此外也可按固化劑的類(lèi)型來(lái)分類(lèi)。如:胺固化環(huán)氧膠、酸酐固化膠等。還可分為雙組分膠和單組分膠,純環(huán)氧膠和改性環(huán)氧膠(如環(huán)氧-尼龍膠、環(huán)氧-聚硫橡膠膠、環(huán)氧-丁腈膠、環(huán)氧-聚氨酯膠、環(huán)氧-酚醛膠、有機(jī)硅環(huán)氧膠、丙烯酸環(huán)氧膠等)。4、按用途分類(lèi)熱固性樹(shù)脂膠粘劑(之其它)◆聚氨酯膠粘劑以多異氰酸酯和聚氨基甲酸酯為主體的膠粘劑統(tǒng)稱(chēng)?!糸g苯二酚-甲醛◆脲醛和三聚氰胺-甲醛樹(shù)脂膠粘劑(見(jiàn)P224-225)第三章膠粘劑熱固性樹(shù)脂膠粘劑(之合成橡膠膠粘劑材料:氯丁,丁腈,丁苯,丁基,聚硫橡膠等特點(diǎn):1.良好粘結(jié)性2.抗震,蠕變性好,韌性好3.強(qiáng)度好4.成膜性好分類(lèi):非硫化型和硫化
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