膠接材料培訓(xùn)教材-中文

膠接材料基本原理（培訓(xùn)講義）張軍營教授北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院常州常牽2009年3月4日內(nèi)容：1、化工大學(xué)和膠接材料與原位國有化研究室簡(jiǎn)介

2、高分子基礎(chǔ)

3、膠接基本原理

4、復(fù)合材料成型基礎(chǔ)1.1化工大學(xué)簡(jiǎn)介(BUCT，BeijingUniversityofChemicalTechnology)北京化工大學(xué)是教育部直屬的全國重點(diǎn)大學(xué)之一，是國家“211工程”建設(shè)的重點(diǎn)院校，現(xiàn)有化學(xué)工程與技術(shù)國家重點(diǎn)一級(jí)學(xué)科和材料學(xué)、化工過程機(jī)械國家重點(diǎn)學(xué)科，四個(gè)北京市重點(diǎn)學(xué)科，三個(gè)博士后流動(dòng)站，一級(jí)學(xué)科博士授權(quán)點(diǎn)3個(gè)，二級(jí)學(xué)科博士授權(quán)點(diǎn)17個(gè)。建有1個(gè)國家級(jí)工程技術(shù)研究中心、1個(gè)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、4個(gè)省部級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、6個(gè)部級(jí)工程技術(shù)中心；還建有化學(xué)工程與技術(shù)研究所等23個(gè)校級(jí)研究所；超重力工程技術(shù)中心等15個(gè)校級(jí)工程技術(shù)中心。在化工新材料、精細(xì)化工、生物化工和日用化工等領(lǐng)域已形成系列技術(shù)和多種產(chǎn)品。材料科學(xué)與工程學(xué)院包括八系一所和材料分析與評(píng)價(jià)中心。材料學(xué)科為國家重點(diǎn)學(xué)科；高分子化學(xué)與物理北京市重點(diǎn)學(xué)科；高分子材料科學(xué)與工程是學(xué)院教學(xué)與科研的傳統(tǒng)強(qiáng)項(xiàng)；“粘接材料與原位固化技術(shù)研究室”，主要進(jìn)行特種新型高性能粘接材料的開發(fā)。一、化工大學(xué)和膠接材料與原位國有化研究室Introduction）1.2膠接材料與原位固化研究室(LAPT)簡(jiǎn)介

LaboratoryofAdhesiveandPolymerizationTechnologyLAPT成員:張軍營博士、教授，博士生導(dǎo)師程玨博士、教授齊士成博士、副教授史翎博士、副教授研究生：301.2.1個(gè)人簡(jiǎn)歷

姓名：張軍營 工作經(jīng)歷：“膠接材料與原位固化研究室”，任主任國防新材料重點(diǎn)試驗(yàn)室副主任黑龍江省石油化學(xué)所工作北京化工大學(xué)材料學(xué)院1998.91993.7獲博士學(xué)位晉升為研究員博士后，教授，博士導(dǎo)師中國膠黏劑工業(yè)協(xié)會(huì)（顧問）；北京粘接學(xué)會(huì)(副理事長，學(xué)術(shù)交流部部長)主要社會(huì)J.Adhe.Sci.Tech.和化學(xué)與粘會(huì)（編委）兼職國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局(防偽技術(shù)專家)

中國兵工協(xié)會(huì)非金屬專業(yè)委員會(huì)理事

2001.2引進(jìn)到北化研究領(lǐng)域1.膠粘劑和密封劑表征與評(píng)價(jià)

研究結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系。主要是長期（longterm)在濕熱(hydrothermal)、

鹽霧(Saltspray)、光氧(photo-oxidation)、高能射線（

highenergyray）和極端環(huán)境（ultraconditions）下后材料的流變（Rheology）,粘度（Viscosity）,貯存穩(wěn)定性（Store-Stability）,凝膠時(shí)間（GellingTime）,固化速率（CuringRate），使用期（

Pot-Life），剪切強(qiáng)度（Shear-strength）,沖擊強(qiáng)度（ImpactStregth）,拉伸強(qiáng)度（Tensilestrength）,剝離強(qiáng)度（Peel-Strength）,伸長率（Elongation）,不均勻扯離強(qiáng)度等（Uneven-tearStrength）膠粘劑用新型樹脂設(shè)計(jì)及制備

(designandsynthesisofnovelresinforadhesive)

主要:highservicetemperature/耐高溫，

highstrength/高強(qiáng),multifunctionality/多官能度，

hybridresin/雜化如:多酚醛\官能度環(huán)氧\硅樹脂\硅改性環(huán)氧\籠形聚倍半硅氧烷\TPU等multi-functionalEpoxyresin,SiliconResinSilicon-modifiedEpoxyresin,POSSresin3.原位固化原理和應(yīng)用Theprincipalandapplicationofin-situpolymerization

contact/接觸(twoparts,環(huán)氧＼丙烯酸酯＼聚氨酯)moisture/濕固化（有機(jī)硅＼ＰＵ＼ＳＰＵ）

anaerobic/厭氧集（丙烯酸酯）

microwave/微波（環(huán)氧樹脂）

UV/光固化（丙烯酸酯和環(huán)氧）

instantsolidification/瞬干（氰基丙烯酸酯）

heatcuring/熱固化（所有類型）4.功能性膠粘劑制備及應(yīng)用Preparationoffunctionaladhesive高強(qiáng)/Highperformanceadhesive導(dǎo)電/Electro-conductiveadhesiveandsealant絕緣/insulationadhesive/吸波/micro-waveabsorbentadhesive/導(dǎo)熱/Thermal-conductiveadhesiveandsealant醫(yī)用/MedicalApplication5.粘接與脫附

Adhesionanddebondingoftheadhesive

preparationofsurfaceforthebondingcoupleagentandprimer

表面制備及偶聯(lián)劑對(duì)膠粘性能的影響承擔(dān)和完成過的項(xiàng)目二、高分子材料基礎(chǔ)Introduction）1.1基本概念1.2聚合反應(yīng)的分類1.3聚合物的分類1.4聚合物的命名1.1高分子基本概念化學(xué)反應(yīng)單體高分子化合物聚合反應(yīng)1、單體（monomers）能夠形成高分子化合物的小分子化合物?；瘜W(xué)反應(yīng)小分子與大分子化學(xué)：研究原子相互組合規(guī)律及組成和性質(zhì)的一門學(xué)問小分子：由原子數(shù)目相對(duì)較少組成，相對(duì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單中分子：分子量在幾百-上千高分子：組成原子個(gè)數(shù)較多，結(jié)構(gòu)層次復(fù)雜高分子可由小分子通過化學(xué)反應(yīng)形成什么是高分子？Polymersaresubstancescontainingalargenumberofstructuralunitsjoinedbythesametypeoflinkage.高分子：由多個(gè)單元體通過化學(xué)鍵連接而成的長鏈分子聚合物（Polymer)：多到增加或減少幾個(gè)單元不會(huì)影響本體性質(zhì)（玻璃化溫度、熱容、密度、熱脹系數(shù)、模量、拉伸強(qiáng)度、導(dǎo)熱系數(shù)、折光指數(shù)...）高分子—分子量高聚合物—由小分子單元連接而成大分子—分子量大高聚物—分子量高的聚合物低聚物（齊聚物）：oligomer若未達(dá)到足夠的長度：平均分子量分子量與聚合度分子量：分子的質(zhì)量g/mol聚合度：分子鏈中結(jié)構(gòu)單元的個(gè)數(shù)500(CH2

CH)聚合(CH2

CH)500聚合度x=500，分子量M=104500=52000g/molNiMi單分散monodisperse多分散polydisperse合成高分子的分子量具有多分散性常用平均分子量描述按照聚合反應(yīng)過程中有無小分子生成進(jìn)行分類

——Carothers分類法縮聚反應(yīng)(condensationpolymerization)

數(shù)目眾多的單體連續(xù)、重復(fù)的多步縮合反應(yīng)過程。有小分子生成。縮聚物分子鏈多含雜原子。加聚反應(yīng)（additionpolymerization)

數(shù)目眾多的含不飽和鍵的單體進(jìn)行的連續(xù)、多步的加成反應(yīng)，無小分子產(chǎn)生，加聚物多為碳鏈。1929年，由Carothers提出1.3聚合物的分類來源于自然界

云母、石棉、石墨

蛋白質(zhì)、淀粉、纖維素、RNA、DNA來源于人工合成1.3.1按照來源分類天然高分子和合成高分子天然無機(jī)高分子天然有機(jī)高分子合成高分子1.3.2按照用途分類橡膠、塑料、纖維、粘合劑、涂料、功能高分子七大膠：天然、順丁、氯丁、丁腈、乙丙、丁苯、丁基橡膠四大塑料：聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯聚酯纖維聚丙烯纖維環(huán)氧樹脂粘合劑聚氨酯膠醇酸樹脂漆丙烯酸酯外墻涂料光刻膠離子交換樹脂聚丙烯腈維尼綸1.3.3按照性能分類結(jié)構(gòu)材料和功能材料橡膠塑料纖維功能高分子1.3.4按照高分子主鏈的元素組成分類碳鏈高分子、雜鏈高分子、元素有機(jī)高分子主鏈只有C、H主鏈有C、H，還有N、O、S等主鏈沒有C，有Si、B、Al、O、N、S、P等聚乙烯、聚丁二烯聚酯、聚酰胺硅橡膠1.3.5按照制備高分子化合物的聚合反應(yīng)分類加聚物、縮聚物加聚反應(yīng)縮聚反應(yīng)加聚物縮聚物加成縮聚物（酚醛樹脂）聚加成聚合物（聚氨酯）linearpolymerbranchedpolymerladderpolymer1.3.7按照聚合物鏈結(jié)構(gòu)分類線形、支化型、星型、梯形、體型、球型、樹枝狀Tri-starpolymercrosslinkedpolymersdendrimericpolymer1.3.8按照聚合物受熱時(shí)的行為分類熱塑性、熱固性(環(huán)氧)

3.1膠接及膠粘劑

3.2屬性及分類

3.3粘接原理

3.4反應(yīng)型膠粘劑配伍原理

3.5環(huán)氧樹脂萬能膠

3.6性能檢測(cè)

三、膠接基本原理）3.1膠接與膠粘劑WWW？What:definitionofadhesive,kindsandaimWhy:Scienceofmechanicsofadhesion(bonding).Way:methodforapplication膠：〈名〉(形聲。古代“膠”用動(dòng)物的皮煮制而成,所以從“肉”。）本義:粘性物質(zhì),用動(dòng)物的皮角或樹脂制成Adhesive,glue,gum,cement,binder粘：nian(形),zhan（動(dòng)）3.1.1膠接及膠粘劑概念膠接技術(shù):膠接亦稱為粘接、膠粘、膠合、粘合等，是指將同質(zhì)或異質(zhì)物體表面用膠粘劑連接在一起的一種技術(shù)。膠粘劑(adhesive)定義:通過界面(表面)層分子（原子）間相互作用，把兩個(gè)固體材料表面連接在一起的物質(zhì)或材料稱為膠粘劑。也稱粘合劑，粘接劑，或俗稱膠，膠水。膠接接頭具有應(yīng)力分布連續(xù)、重量輕、工藝溫度低、可密封等特點(diǎn)，特別適用于不同材質(zhì)、不同厚度、超薄規(guī)格和復(fù)雜構(gòu)件的連接，因此膠接技術(shù)作為三大連接方法（機(jī)械連接、焊接和膠接）之一，已廣泛地應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域。1946年瑞士的CibaGeigy公司,雙酚A環(huán)氧樹脂3.2膠粘劑分類方法3.2.1屬性與分類按屬性進(jìn)行分類主要屬性:結(jié)構(gòu)、性能和用途.標(biāo)準(zhǔn)命名:化學(xué)類型+用途結(jié)結(jié)構(gòu)膠接——使被粘物在屈服點(diǎn)前承受應(yīng)力的粘接，因此能充分發(fā)揮被粘物強(qiáng)度的優(yōu)點(diǎn)3.2.2主體材料化學(xué)結(jié)構(gòu)膠粘劑無機(jī)硅酸鹽磷酸鹽硫酸鹽硼酸鹽金屬氧化物金屬或硫磺硅酸鈉，硅酸鹽水泥磷酸－氧化銅，磷酸－氫氧化鋁－氧化銅，磷酸－氧化鋅石膏硼砂－氧化鋅，熔接玻璃氧化鋯，氧化鋁，氧化鈣（石灰），氧化鎂－氯化鎂，氧化鉛錫－鉛合金，硫磺有機(jī)高分子天然動(dòng)物植物骨膠、皮膠、魚膠、蟲膠、血膠等淀粉、糊精、纖維素、樹膠、木質(zhì)素、瀝青、生漆、松香,天然橡膠合成高分子樹脂型熱固型環(huán)氧，酚醛，脲醛，密胺，不飽和聚酯，反應(yīng)型丙烯酸酯，聚異氰酸酯，有機(jī)硅，聚酰亞胺、聚苯并咪唑等熱塑型醋酸乙烯酯，聚氯乙烯，聚丙烯酸及酯類，聚酰胺，聚乙醇縮醛、TPU，EVA，SBR等橡膠型氯丁、丁腈、聚硫、有機(jī)硅、丁基、丁苯，SBS，SIS，聚氨酯、聚異丁烯，氟硅橡膠復(fù)合型酚醛-丁腈，酚醛-縮醛，酚醛－氯丁，環(huán)氧-丁腈，環(huán)氧-聚酰胺，環(huán)氧-聚硫，環(huán)氧-聚砜，環(huán)氧-聚氨酯等。3.2.3固化（干燥）形式類型固化機(jī)理舉例溶(乳)液(劑)型膠粘劑靠溶劑（或水）的揮發(fā)，由液體逐步變?yōu)楣腆w白乳膠、氯丁膠、天然橡膠、丁苯、丁基膠粘劑等，聚氯乙烯膠粘劑、糨糊，丙烯酸外墻涂料、苯丙乳液、硝基漆、醇酸漆、氯磺化聚乙烯等。涂料點(diǎn)比重大，膠粘劑較少采用。塑化由高聚物吸收增塑劑后成為固體PVC糊樹脂，類型較小。在汽車上用量較大。熱熔靠溫度的變化，固體－熔體－固體聚乙烯、聚丙烯、乙烯—醋酸乙烯酯(EVA)、聚酰胺、聚酯、聚氨酯、苯乙烯嵌段共聚物、熱熔壓敏膠、粉沫涂料反應(yīng)型由低分子量的單體或預(yù)聚物，相互反應(yīng)交聯(lián)形成固體雙組分膠（環(huán)氧、酚醛、脲醛、不飽和聚酯）、厭氧膠（反應(yīng)型丙烯酸酯）、光固化膠及濕固化膠（聚氨酯和氰基丙烯酸酯）；水晶漆、粉沫涂料、絕緣漆、桐油清漆、光固化涂料、自交聯(lián)壓敏膠靠彈性體的粘彈性及增粘劑等分子的浸潤性及壓力作用形成接頭SIS，SBS熱熔壓敏膠，丁苯、丁基橡膠壓敏膠，有機(jī)硅、丙烯酸酯類、聚氨酯壓敏膠，反應(yīng)型壓敏膠3.2.4膠粘劑物理狀態(tài)、外觀形態(tài)和包裝形式外觀狀態(tài)舉例液體水溶液聚乙烯醇，羧甲基纖維素，脲醛樹脂，酚醛樹脂，水玻璃，淀粉等類型膠粘劑溶液硝酸纖維素，醋酸纖維素，聚醋酸乙烯，氯丁橡膠，丁腈橡膠酚醛－丁腈,聚甲基丙烯酸甲酯,ABS,PVC等為主體的溶液乳液(膠乳聚醋酸乙烯，聚丙烯酸酯，天然膠乳，氯丁膠乳，丁腈膠乳無溶劑型環(huán)氧樹脂，丙烯酸酯，氰基丙烯酸酯，聚氨酯灌封膠,不飽和聚酯等類型膠粘劑固體粉狀，粒狀淀粉，酪素，聚乙烯醇，氧化銅，脲醛粉，聚乙烯粉膠，粉未環(huán)氧,聚氨酯熱熔膠粉片、塊狀魚膠，松香，熱熔膠，蟲膠，熱熔壓敏膠細(xì)繩狀環(huán)氧膠棒，熱溶膠棒，速成鋼，速成銅膠膜酚醛—聚乙烯醇縮醛，環(huán)氧－羧基丁腈，環(huán)氧－尼龍帶狀雙面膠帶，熱熔膠帶，壓敏膠帶膏糊膏狀原子灰，有機(jī)硅密封膠，聚氨酯密封膠糊狀PVC增塑糊樹脂3.3粘接基本原理粘接是指物體的通過膠粘劑和特定的工藝把兩個(gè)物體邊接在一起粘附：被粘接表面分子之間的相互吸引作用被粘材料被粘材料被粘材料3.3.1破壞的四種類型(B)粘附破壞被粘材料被粘材料(A)膠粘劑內(nèi)聚破壞(C)被粘材料內(nèi)聚破壞被粘材料被粘材料被粘材料(D)混合破壞3.3.2形成粘附力的條件1膠接前為液體(適應(yīng)被粘表面)

化學(xué)結(jié)構(gòu)，物理特性，粘彈性等因素有關(guān)2能夠濕潤與擴(kuò)展表面張力、粘度及被粘物體表面狀態(tài)及結(jié)構(gòu)3固化(溫度,濕度,壓力,時(shí)間,光照,輻射)

高分子化學(xué)、有機(jī)化學(xué)，4使用性能(導(dǎo)電、導(dǎo)熱、透光、彈性、耐熱、耐環(huán)境性)

接頭設(shè)計(jì)，應(yīng)力分布分析，性能測(cè)試膠粘劑是綜合性學(xué)科：

表面物理化學(xué)、高分子物理與化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、材料力學(xué)等彼此綜合與滲透,相互促進(jìn)與發(fā)展而形成的一門綜合性學(xué)科

聚合與固化高分子化學(xué)：研究聚合物的合成及其反應(yīng)固化（curing,solidification）單體－聚合

區(qū)別：膠接現(xiàn)場(chǎng)的聚合（或固化）反應(yīng)基團(tuán)固化機(jī)理舉例酚醛，糠醛醛進(jìn)行烷基化反應(yīng)酚醛，間苯二酚甲醛，糠醛，糠醇醛與尿素、三聚氰胺醛與胺進(jìn)行脫水反應(yīng)尿醛樹脂，三聚氰胺樹脂環(huán)氧基與活潑氫進(jìn)行加成環(huán)氧－聚酰胺，環(huán)氧－二乙胺，環(huán)氧－芳胺，環(huán)氧－醚胺，環(huán)氧－硫醇；環(huán)氧－烯胺濕固化叔胺催化陰離子聚合環(huán)氧－DMP－30；環(huán)氧－三乙胺－三氟化硼；環(huán)氧－二甲基苯胺；環(huán)氧－雙氰胺酸酐催化陽離子聚合環(huán)氧－迪克納；環(huán)氧－四氫苯酐；環(huán)氧－馬來酸酐,環(huán)氧-甲基迪克納硫翁鹽，碘翁鹽光催化陽離子聚合光化環(huán)氧膠與過渡金屬進(jìn)行配位聚合

異氰酸酯基與含活潑氫聚合物聚氨酯雙組份灌封膠、灌注膠、發(fā)泡膠、丙烯酸酯－異氰酸脂膠粘劑與空氣中H2O反應(yīng)單組份聚氨酯密封膠、反應(yīng)型熱熔膠雙鍵過氧化物產(chǎn)生自由基引發(fā)第二代丙烯酸酯、高溫硫化硅橡膠、不飽和聚酯光敏劑產(chǎn)生自由基引發(fā)丙烯酸酯光敏膠、丙烯酸環(huán)氧光敏膠與活潑氫加成高溫硫化乙烯與含氫硅油、有機(jī)硅壓敏膠離子聚合氰基丙烯酸酯（502）膠有機(jī)硅烷硅烷交聯(lián)劑與水生成硅醇再與羥基硅橡膠縮合脫羧型（酸性）硅膠、脫醇、脫肟型（中性）硅膠、脫酮型硅膠、有機(jī)硅灌封膠3.4反應(yīng)型膠粘劑配伍原理研究領(lǐng)域液體浸潤固化性能與應(yīng)用各種類型膠粘劑固化原理類型固化機(jī)理舉例溶(乳)液(劑)型膠粘劑靠溶劑（或水）的揮發(fā)，由液體逐步變?yōu)楣腆w白乳膠、氯丁膠、丁苯、丁基膠粘劑等，PVC、糨糊，丙烯酸外墻涂料、苯丙乳液、硝基漆、醇酸漆、氯磺化聚乙烯等。涂料比重大，膠較少用。塑化由高聚物吸收增塑劑后成為固體PVC糊樹脂，類型較小。在汽車上用量較大。熱熔靠溫度的變化，固體－熔體－固體ＰＥ、ＰＰ、ＥＶＡ、聚酰胺、聚酯、聚氨酯、苯乙烯嵌段共聚物、熱熔壓敏膠、粉沫涂料反應(yīng)型由低分子量的單體或預(yù)聚物，相互反應(yīng)交聯(lián)形成固體雙組分膠(環(huán)氧,丙烯酸酯，酚醛,脲醛,不飽和聚酯）、厭氧膠、光固化膠及濕固化膠；水晶漆、粉沫涂料、絕緣漆、桐油清漆、光固化涂料、自交聯(lián)壓敏膠靠彈性體的粘彈性及增粘劑等分子的浸潤性及壓力作用形成接頭SIS，SBS熱熔壓敏膠，丁苯、丁基橡膠壓敏膠，有機(jī)硅、丙烯酸酯類、聚氨酯壓敏膠，反應(yīng)型壓敏膠外觀狀態(tài)舉例液體水溶液聚乙烯醇，羧甲基纖維素，脲醛樹脂，酚醛樹脂，水玻璃，淀粉等類型膠粘劑溶液硝酸纖維素，醋酸纖維素，聚醋酸乙烯，氯丁橡膠，丁腈橡膠酚醛－丁腈,聚甲基丙烯酸甲酯,ABS,PVC等為主體的溶液乳液(膠乳聚醋酸乙烯，聚丙烯酸酯，天然膠乳，氯丁膠乳，丁腈膠乳無溶劑型環(huán)氧樹脂，丙烯酸酯，氰基丙烯酸酯，聚氨酯灌封膠,不飽和聚酯等類型膠粘劑固體粉狀，粒狀淀粉，酪素，聚乙烯醇，氧化銅，脲醛粉，聚乙烯粉膠，粉未環(huán)氧,聚氨酯熱熔膠粉片、塊狀魚膠，松香，熱熔膠，蟲膠，熱熔壓敏膠細(xì)繩狀環(huán)氧膠棒，熱溶膠棒，速成鋼，速成銅膠膜酚醛—聚乙烯醇縮醛，環(huán)氧－羧基丁腈，環(huán)氧－尼龍帶狀雙面膠帶，熱熔膠帶，壓敏膠帶膏糊膏狀原子灰，有機(jī)硅密封膠，聚氨酯密封膠糊狀PVC增塑糊樹脂3.4.1溶液型固化原理分子量－固含量－性能溶劑型膠粘劑－高分子混合溶液“干燥”：表面無粘性指干,自粘性表示。規(guī)定在指定的壓力和時(shí)間下，流動(dòng)不超過指定程度所需的最低粘度。指干：103Pa·S；不粘連：107Pa·S137.29kPa(20psi)的壓力下2秒鐘3.4.2乳液型揮發(fā)速度－最低成膜溫度－性能非水體系乳液制備丙烯酸酯膠粘劑乳液形成、乳化劑、穩(wěn)定劑等與水系不一樣乳液的微觀結(jié)構(gòu)及外觀性能乳膠本身不溶于分散劑通過表面活性劑而穩(wěn)定乳膠粒子在微米級(jí)，大于可見光長度，出現(xiàn)反射，拆射外觀為乳白色粘度較小凝聚過程示意圖關(guān)鍵步驟3.4.3熱熔和塑化型指一種不含溶劑或水，以熱塑性聚合物為基材的熱塑性膠粘劑。各種形式：粒、片、棒、粉等。分子量－強(qiáng)度－粘度熔融及固化軟化點(diǎn)；環(huán)球法。升溫速率：5℃/min模量溫度T形變高彈態(tài)粘流態(tài)玻璃態(tài)TgTm溫度計(jì)鋼球熱熔膠加熱介質(zhì)單體樹脂預(yù)聚物反應(yīng)釜中溶劑中聚合水中乳液聚合直接使用乳液型溶劑型工廠內(nèi)干燥凝聚線性聚合物溶解復(fù)配熱熔型熱熔混合高分子固體膜或膠層現(xiàn)場(chǎng)水或溶劑揮發(fā)現(xiàn)場(chǎng)熔化冷卻凝固聚合物溶液或乳液凝聚非轉(zhuǎn)化型示意圖單體樹脂預(yù)聚物現(xiàn)場(chǎng)聚合高分子固體膜或膠層單組份多組份反應(yīng)型示意圖復(fù)配現(xiàn)場(chǎng)=反應(yīng)釜聚合？相同：原理不相同：條件，環(huán)境難點(diǎn)：貯存穩(wěn)定性與現(xiàn)場(chǎng)固化間矛盾3.4.4反應(yīng)型的性能特點(diǎn)及固化原理貯存穩(wěn)定與快速固化之間的矛盾外界條件變化引起的固化SolidLiquid熔體單體溶液懸浮分散預(yù)聚物溫度接觸H2OO2hv揮發(fā)壓力貯存穩(wěn)定(粘度變化months-years)

現(xiàn)場(chǎng)希望反應(yīng)在盡可能低的溫度下快速進(jìn)行。從熱固性樹脂或溶液成膜單組份貯運(yùn)(無溶劑液體或溶液)成膜聚合或交聯(lián)現(xiàn)場(chǎng)涂布加熱成固體膜熱固性樹脂反應(yīng)過程A或B→自由體積→擴(kuò)散→碰撞→交聯(lián)動(dòng)力學(xué)控制:擴(kuò)散>動(dòng)態(tài)反應(yīng)移動(dòng)度控制:擴(kuò)散<動(dòng)態(tài)反應(yīng)影響因素:體系Tg與反應(yīng)溫度差(反應(yīng)程度).Tg=T時(shí)，反應(yīng)變得很慢，所謂發(fā)生了玻璃化。延長反應(yīng)時(shí)間，反應(yīng)仍在緩慢地繼續(xù)進(jìn)行。有報(bào)道，Tg=T時(shí)，k下跌三個(gè)數(shù)量級(jí)，但反應(yīng)繼續(xù)在慢速下進(jìn)行，直至Tg增加到(T+50℃)。室溫固化體系很少能耐溫超過80℃。

單組份瞬干膠

－氰基丙烯酸酯及膠粘劑表面張力10-5溶度參數(shù)Tg強(qiáng)度（鋼／鋼）拉伸剪切甲基37.411.81653423乙基34.311.41352614丙基32.8111911異丙基11.43115丁基31.110.885175異丁基111812烯丙基35.411.5115不同單體的性能厭氧膠起源于50年代末60年代初，是一類在室溫下空氣存在時(shí)能長期保持液態(tài)，而隔絕空氣時(shí)能迅速固化的一反應(yīng)型膠粘劑。美國的Loctite

公司一直是厭氧膠的主要研制者和生產(chǎn)者。我國厭氧膠起于70年代，目前有很多單位生產(chǎn)。單組份一液型；常溫固化；固化時(shí)體積收縮相對(duì)較??；耐熱耐化學(xué)介質(zhì)性好；耐振動(dòng)、

厭氧膠自由基聚合：引發(fā)與阻聚的平衡的破壞。氧或阻聚劑→沒有活性碎片引發(fā)劑→R·

單體→R－單體→高分子聚氨酯丙烯酸雙酯100引發(fā)劑：DCP1－3促進(jìn)劑：二甲基苯胺2穩(wěn)定劑：氫醌適量性能：鋼剪切強(qiáng)度：18MPa;破壞扭矩2000N/cm

快固反應(yīng)型丙烯酸酯類膠粘劑

快固反應(yīng)型丙烯酸酯類膠粘劑

1975年杜邦公司首先出現(xiàn)產(chǎn)品；80年代逐漸完善。目前稱第二代丙烯酸酯膠粘劑；“蜜月“膠粘劑；AB膠等。2、優(yōu)點(diǎn)：固化速度,速度可調(diào)（3－20分鐘）雙組份不需嚴(yán)格計(jì)，可用于自動(dòng)化線不需嚴(yán)格表面處理，可油面粘接 可粘接材料廣泛 綜合機(jī)械強(qiáng)度好

環(huán)氧膠粘劑1.環(huán)氧膠粘劑特點(diǎn)高強(qiáng)度，收縮率低，耐腐蝕性強(qiáng)，工藝驕好，電絕緣性好，適應(yīng)性能強(qiáng)，耐熱性高，吸水率小。2.環(huán)氧樹脂及制備縮水甘油基醚、酯、胺脂環(huán)基雙酚A型，酚醛環(huán)氧，間苯二甲酸，均苯三甲酸，鄰苯二甲酸，4，4’-二氨基二苯醚脂環(huán)族和環(huán)氧化烯烴：乙烯基環(huán)已烯雙環(huán)氧，雙環(huán)戊二烯。制備（X=O，COO，N）縮水甘油基醚副反應(yīng)常有類型雙酚A：R1=R2=CH3，雙酚F：R1=R2=H環(huán)氧值：每100g環(huán)氧樹脂中所含的環(huán)氧基團(tuán)和量（摩爾數(shù)）3.環(huán)氧樹脂的固化(1)親核加成機(jī)理（質(zhì)子催化）羧酸基＞苯酚＞醇醇類促進(jìn)：一級(jí)＞二組＞三組環(huán)氧基團(tuán)開環(huán)反應(yīng)時(shí)受進(jìn)攻位置示意圖胺值：每克胺類固化劑中含的NH堿度當(dāng)相當(dāng)于KOH（分子量56）的毫克數(shù)](2)催化機(jī)理：引發(fā)環(huán)氧開環(huán)自聚

NC－NH－C（NH2）＝NH叔胺與酸酐形成離子對(duì)，陰離子聚合。DMP－30，芐基二甲胺，咪唑類。陰離子聚合機(jī)理

三氟化硼催化機(jī)理：F3B←NR2+H+,陽離子開環(huán)陽離子聚合機(jī)理(3)酸酐催化機(jī)理：質(zhì)子催化，酸參加反應(yīng)(4)潛伏性催化劑(6)微波固化非熱效應(yīng)，溫度能量不均勻性，活化能降低７％應(yīng)用：應(yīng)用非常廣泛：結(jié)構(gòu)膠粘劑：航空，航天，建筑補(bǔ)強(qiáng)，電子，涂料：防腐(管道，艦船，金屬罐），粉末，基體樹脂：復(fù)合材料，線路板，桿，板固化過程的體積收縮及內(nèi)應(yīng)力59.360.360.41.44A1.443A1.43A1.543A1.425A1.362A118平衡值：109°28″(109.47°)111114雙鍵加成聚合==→－－－1.275→1.457d=2*0.182A0.364A3.5→1.458d=2.002A縮合：－

C－O－HH－O－C－－

C－O－C－

膨脹單體其它環(huán)氧功能化環(huán)氧

濕固化膠粘劑

遇水份能夠進(jìn)行交聯(lián)固化的膠粘劑，不包括濕敏膠1濕固化有機(jī)硅膠粘劑有機(jī)硅膠粘劑是指聚硅氧烷為主體材料的膠粘劑，有較好的耐溫性、抗老化性能和耐濕性，對(duì)玻璃、陶瓷等無機(jī)材料和金屬材料有較好粘附性能，廣泛用于粘接密封和電子行業(yè)。因有機(jī)硅膠粘劑可利用硅羥基進(jìn)行固化，也可以利用Si－H鍵進(jìn)行加成固化，也可同其它物質(zhì)進(jìn)行改性，因此，可配成熱固化，濕固化，壓敏，單組份和雙組份等類型2濕固化環(huán)氧膠單組份室溫固化

(1)酮胺縮合反應(yīng)

(2)固化機(jī)理利用上述反應(yīng)的逆反應(yīng)，生成胺，而后胺與環(huán)氧基團(tuán)進(jìn)行反應(yīng)，最后形成網(wǎng)狀交聯(lián)結(jié)構(gòu)。(3)影響因素酮胺結(jié)構(gòu)（水解速率與環(huán)氧相容性）固化深度和固化條件，表干時(shí)間其它同環(huán)氧樹脂配比的重要性(3)應(yīng)用與水泥的粘接，可水下固化。

聚氨酯1.引言聚氨基甲酸酯，簡(jiǎn)稱聚氨酯，俗稱烏利當(dāng)。它是由多異氰酸酯和多元醇進(jìn)行加成反應(yīng)生成的高分子。因其性能調(diào)整范圍寬，可控制范圍廣，有較好的粘附性能，廣泛用于密封、涂料和膠粘劑等領(lǐng)域。目前聚氨酯膠粘劑有溶劑型、熱熔型、濕固化型和雙組份型，是國內(nèi)發(fā)展較快的一個(gè)膠粘劑品種。2.聚氨酯膠粘劑的特點(diǎn)：（1）具有高度的極性和活潑性，對(duì)多種材料有較好的粘附性（包括PVC）（2）可制成含有NCO基基團(tuán)的膠粘劑，固化溫度范圍寬。（3）韌性好和耐低溫性能優(yōu)良（4）耐溶劑、耐油性和耐老化性良（5）模量較小，耐水性差，不能粘結(jié)構(gòu)件

(6)含NCO基團(tuán)的膠粘劑易產(chǎn)生氣泡（7）耐溫性不好（高溫分子降解）被粘材料剪切強(qiáng)度被粘材料剪切強(qiáng)度玻璃鋼6.7鋼5.7PVC板5.2木8.5酚醛8.5黃牛皮3Al7.5聚氨酯膠的粘接強(qiáng)度b異氰酸酯的自聚C與水的反應(yīng)＊＝NCO或OH由比例決定端基類型催化劑：路易斯堿，有機(jī)金屬胺對(duì)水的反應(yīng)速度比醇大，有機(jī)錫對(duì)醇的作用大催化活性化合物活性叔胺堿錫鹽胺基甲酸酯1無強(qiáng)無脲100無強(qiáng)弱水400強(qiáng)強(qiáng)弱醇400強(qiáng)強(qiáng)很強(qiáng)3.4聚氨酯膠粘劑的類型

R’:聚酯多元醇，聚醚多元醇，共混溶劑，熱熔，濕固化型，雙組份反應(yīng)型SPU特點(diǎn)：耐老化，不產(chǎn)生氣泡，強(qiáng)度大，粘接力強(qiáng)，貯存穩(wěn)定

復(fù)合型溶劑-濕固化反應(yīng)型環(huán)氧，PU，有機(jī)硅溶劑-熱固化型酚醛-丁腈，溶劑環(huán)氧，雜環(huán)型熱熔反應(yīng)型

PU，丙烯酸酯結(jié)構(gòu)復(fù)合型

SPU，環(huán)氧有機(jī)硅，聚氨酯丙烯酸酯結(jié)構(gòu)性能應(yīng)用一二級(jí)結(jié)構(gòu)配方,組成物理性能工藝性能粘附性能力學(xué)性能功能性能老化性能環(huán)境經(jīng)濟(jì)3.5功能和膠粘劑性能及應(yīng)用應(yīng)用宇航工業(yè)船泊工業(yè)汽車工業(yè)電子工業(yè)建筑工業(yè)輕工業(yè)化工行業(yè)機(jī)械工業(yè)?耐高低溫性能（高溫防腐，防火阻燃，高溫消融，示溫，超高低溫、導(dǎo)熱）電、磁、光、聲性能（絕緣、導(dǎo)電、半導(dǎo)體、磁性、透明、屏蔽、吸波、阻尼、偽裝、反光、熒光、發(fā)光、防輻發(fā)）物理機(jī)械性能（高強(qiáng)度、超配合、潤滑、防潤滑、耐磨耐、密封、防滲）化學(xué)性能（防腐蝕、酸雨、濕油面、化銑）生化（齒用、外科用、防霉、滅蟲、防污）其它：防生涂料、膠粘劑自修復(fù)、功能性能２、蜂窩結(jié)構(gòu)制造1面板2膠粘劑（面板膠、芯條膠）

3蜂窩結(jié)構(gòu)4面板5蜂窩夾層板３、板金膠接板金膠接亦稱純膠接或全膠接，即板金材料利用膠粘劑互相牢固粘接，以代替鉚接，焊接，螺栓等機(jī)械連接。鈑金膠接在航空，宇航工業(yè)中出現(xiàn)的主要形式有平板與平板、平板與波紋板以及平板與各種型材、角材的膠接。膠接工藝和設(shè)備均較簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)鋁合金膠粘劑芳綸/環(huán)氧復(fù)合材料層壓復(fù)合材料（ARAIL）４膠接與復(fù)合材料復(fù)合材料（composite)

不同材料組合而成，由微觀復(fù)合而成。一般無機(jī)材料與高分子材料復(fù)合而成（纖維、粉、布等材料與基體樹脂）制造工藝：注塑、模壓、手糊、拉擠、纏繞等。所用膠粘劑：熱熔（膜、粉、條）、熱固化等ResinFractureEnergy

kJ/m2

(25℃)Anti-gravelCoatingML-injection/CavityWaxProtectiveorUnderbodyCoatingUnderbodyCoatingProtectionagainstgravel點(diǎn)焊膠示意圖膠粘劑焊點(diǎn)彈性粘結(jié)裝配、防水、防腐、隔音、減震、玻璃安裝、保溫、氣動(dòng)外形及發(fā)動(dòng)機(jī)、水箱等均有賴于密封膠：側(cè)后窗玻璃粘結(jié)密封結(jié)構(gòu)隔音防水嵌縫及焊縫阻蝕密封前后側(cè)圍面板、地板粘結(jié)及焊縫密封結(jié)構(gòu)減震、防水、隔音密封汽車前后風(fēng)窗玻璃粘結(jié)密封裝配汽車側(cè)窗玻璃粘結(jié)密封裝配其他車船業(yè)粘結(jié)密封裝配Macroscopic:Reality:robotmanufacturingcellpartofalandingflapcamerasystemmeteringandmixingdeviceMicroscopic:Equipment:Source/MicroParts?Source“:Rotary

table

(shade-less

illumination)MicroPartsMicro

Gripper:1nmresolutionForcecontrolledForcesensor:BondingforceDispenserMicroscopic:Examples:MicroadhesivebondinginmicoelectronicsRepairof5kVcombination

curepolymerinsulationthickness:100μmIsotropically

electrically

conductive

adhesive(ICA)1導(dǎo)電1948年環(huán)氧和銀粉的導(dǎo)電膠專利復(fù)合型和結(jié)構(gòu)型根據(jù)成膜物質(zhì)的導(dǎo)電性來劃分絕緣體半導(dǎo)體導(dǎo)體電導(dǎo)率:10-10S/cm102應(yīng)用薄膜開關(guān)電熱涂料取曖、防霜、紅外輻射、火工品電磁屏蔽抗靜電晶體振子成型碳與金屬集礎(chǔ)電路芯片液晶線路板開關(guān)端開關(guān)端４導(dǎo)熱、導(dǎo)磁膠粘劑原理：通過填加導(dǎo)熱和導(dǎo)磁填料達(dá)到功能。用途：發(fā)動(dòng)機(jī)、集成電路、電源磁帶、磁盤、磁卡、電磁波吸收５示溫變色涂料或熱敏涂料有一些化合物能夠隨外界溫度改變而迅速引起固有顏色的變化?？赡媾c不可逆；單變色或多變色四建筑用膠粘劑建筑粘結(jié)裝配結(jié)構(gòu)幕墻竣工工程１

建筑結(jié)構(gòu)密封膠建造，修復(fù)，加固，固定等。埴筋：鋼/水泥環(huán)氧或丙烯酸酯型,聚酯柱加長,板加長,新老墻體連接。補(bǔ)強(qiáng):水泥-水泥，水泥-鋼加固:水泥-FRP，水泥-布環(huán)氧、丙烯酸酯,聚酯危房，超期建筑，受災(zāi)后建筑等水泥鋼筋橋梁鋼板，F(xiàn)RPFRP,纖維布等柱生物體相容性及應(yīng)用(醫(yī)用)皮膚連接血管堵塞假肢連接膠粘劑活體骨人造骨（假肢）透氣膠帶自然生物體中的粘接現(xiàn)象蜘蛛絲和粘附液蛋白質(zhì)紫貝、藤壺上一代貝上附著了許多下一代貝，通過貝足內(nèi)細(xì)管注入蛋白質(zhì)，形成單絲，通過體內(nèi)排出粘附劑到前端部，經(jīng)過酚酶作用，酪氨酸在氧的作用下而固化。蜂和蟻的巢如長腳胡峰的唾液與啃嚙木材會(huì)變成紙并匯聚后成為巢非州和巴西的白蟻用唾液和土可形成高2米的巢，可與水泥強(qiáng)度相比燕子的巢，唾液＋泥＋草桔桿壁虎海螺指、趾底面扁平擴(kuò)大，具有由皮膚褶襞形成的皮瓣，上有無數(shù)細(xì)微腺毛，數(shù)以萬計(jì)的細(xì)毛(大約有100微米長)，每一細(xì)毛中又有許多的分叉(大約有100~1000個(gè)分叉出來的微細(xì)毛)有粘附能力，適于在平滑的物體上爬行4.1流變性質(zhì)及施工

第三章涂料的性能及測(cè)試

Theperformanceandtestmethodsofcoatings四、膠粘劑基本性能及測(cè)試4.1流變性質(zhì)涂膠工藝與流變學(xué)性質(zhì)，干燥工藝及特點(diǎn)等密切相關(guān)。流變學(xué)是研究流動(dòng)與形變的科學(xué)。本節(jié)只涉及流動(dòng)；涂料的流動(dòng)性對(duì)合適的施工和漆膜的外觀是很關(guān)鍵的。例如，在刷涂施工中，漆刷可沾起多少漆，涂刷的厚度、濕膜的流平和流掛以及貯存時(shí)顏料的沉淀都與流動(dòng)性有關(guān)。按施加在液體上應(yīng)力的方式，流動(dòng)可分為幾種類型。對(duì)涂料而言，最重要的是在剪切應(yīng)力下的流動(dòng)。

4.1.1剪切流動(dòng)y=dv/dx=v/x單位：s-1（應(yīng)變速率）σ=F／A單位：N／m2=Pa(也用τ表示)η=σ/y

單位：Pa/S-1=Pa·s1Pa·s=10P=1000mPa·s,1mPa·s等于lcP

4.1.2剪切流動(dòng)的類型b:假塑性液體c:賓漢體(屈服應(yīng)力或值)d:剪切變稠或膨脹液體γσσσ0

σσa,牛頓b,剪切變稀c,塑性d,剪切變稠4.1.3粘度的測(cè)定福特4號(hào)杯ISO流量杯旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)氣泡法流變儀等4.1.4粘度影響因素粘度與溫度的關(guān)系

Ln

η=27.6–A(T-Tg)/(B+T-Tg)

Lnη=lnA+Ev/RT(Arrhenius式)

濃溶液粘度

Ln

ηr=Wr/(k1-k2Wr+k3Wr2)Wr:質(zhì)量份數(shù)

1/Tg=Ws/Tgs+Wr/Tgr+kWRWs

良溶劑,非良溶劑影響:良溶劑與樹脂分子作用力強(qiáng),樹脂分子間作用力弱,易流動(dòng)4.1.5有分散相液體的粘度許多涂料含有分散的顏料和／或樹脂顆粒，因此分散相對(duì)液體粘度的影響必須考慮.當(dāng)有少量的分散相存在。僅有小的粘度影響(除非分散相是絮凝的)，但當(dāng)分散相的體積增加，粘度急速增高，因?yàn)橐嗟哪芰縼磙D(zhuǎn)動(dòng)顆粒，并且眾多的顆粒干擾了其他顆粒的運(yùn)動(dòng)。當(dāng)體系中顆粒緊緊地堆砌時(shí)，粘度趨向無限大.。Mooney導(dǎo)出幾個(gè)分散相對(duì)粘度影響因子.

Lnη=lnηe+KEVi/(1-Vi/Φ)式中η

e是連續(xù)或外相的粘度，KE是形狀常數(shù)，Vi是內(nèi)相體積分?jǐn)?shù)，Φ是堆砌系數(shù)。使用條件:顆粒是剛性的,顆料間沒有相互作用Ke球體為2.5;Φ=0.637(單一分散),對(duì)于非剛性可變形體系,則不使用.如觸變性.易變形的內(nèi)相:乳液、丙烯酸樹脂、聚酯和氨酯等高分子分散體；某些顏料有較厚的、為溶劑溶脹的聚合物吸附層。還有，許多觸變劑能形成溶脹的分散相也會(huì)變形。例如，很細(xì)顆粒的SiO2,吸附了一層為溶劑溶脹的聚合物.原因:在剪切場(chǎng)中可以變形。當(dāng)變形的程度到達(dá)某一點(diǎn)后，就隨剪切應(yīng)力和／或剪切時(shí)間的增加而增大。當(dāng)剪切停止或降低，聚合物層回復(fù)到平衡形狀而粘度增加。有時(shí)使用輕度交聯(lián)的聚合物凝膠顆粒，為溶劑溶脹后可給出一個(gè)可變形的分散相。影響因素眾多,關(guān)系復(fù)雜.影響因素剪切變稀行為取決于顆粒大小，含量和分散相的內(nèi)在粘度。較小的顆粒剪切變稀所需的剪切速率較高。濃度降低和顆粒內(nèi)在粘度增大，則剪切變稀程度降低。分散體的粘度也受顆粒間相互作用的影響。假使顆粒成簇，停止攪拌則分散體的粘度增大；假使在攪拌下，簇重新分離則粘度下降。這種剪切變稀的體系例如：絮凝的顏料分散體和絮凝的乳液。另外是含有處理過的瓷土分散體的涂料為水所誘發(fā)的凝膠——實(shí)際上是絮凝。當(dāng)顆粒成簇，連續(xù)相陷在簇內(nèi)則在低剪切速率vi高。在高剪切速率下，當(dāng)簇被打散，則Vi值降低.粘度減小.顆粒成簇與粘度的影響體系粘度與外相粘度之比與體系分?jǐn)?shù)n聚集體顆粒數(shù)4.1.6其他形式的流動(dòng)

a,常規(guī)流動(dòng)b,法向力流動(dòng)拉伸流動(dòng)纖維拉伸,滾涂,噴涂.拉伸粘度:η*/η=3(牛頓流體)4.2貯存穩(wěn)定性增稠、變粗、沉淀、結(jié)塊等現(xiàn)象。自然存放：23±2℃，貯存6-12月（ISO標(biāo)準(zhǔn)）加速老化：50℃沉降程度測(cè)量按GB6753.3－86或ASTMD869-85(93)進(jìn)行.柔韌性Tb<T<TgPMMATg=378K彎曲一定角度觀察漆膜性質(zhì)（T彎曲）4.3膠粘劑基本性能及測(cè)試膠接接頭(joint)的主要作用是傳遞應(yīng)力(stress),其力學(xué)性能是重要指標(biāo)。力學(xué)性能由被粘物(adherend)和膠粘劑的性能特性所決定。主要取決于固化后膠粘劑的力學(xué)性能。

拉伸拉伸剪切壓縮剝離或劈裂垂直于膠接面平行于膠接面壓縮剪切扭轉(zhuǎn)剪切adhesive拉伸－壓縮交變垂直于膠接面平行于膠接面動(dòng)態(tài)力4.3.1描述力學(xué)性質(zhì)的基本物理量－應(yīng)力和應(yīng)變應(yīng)變(strain)：當(dāng)材料受到外力作用,而材料所處的條件使它不能產(chǎn)生慣性移動(dòng)時(shí),它的幾何形狀(shape)和尺寸(dimension)將發(fā)生變化。應(yīng)力(stress)：材料發(fā)生宏觀變形時(shí),其內(nèi)部分子之間以及分子內(nèi)原子之間的相對(duì)位置和距離就要發(fā)生變化,在原子和分子之間產(chǎn)生附加的內(nèi)力。這種內(nèi)力抵抗著外力,力圖使材料恢復(fù)原狀。當(dāng)達(dá)到平衡時(shí),內(nèi)力與外力大小相等,方向相反。單位面積(area)上的附加內(nèi)力被定義為應(yīng)力,其值與單位面積上的外力相等

拉伸(tensile)應(yīng)變和應(yīng)力大小相等,方向相反,作用于同一直線上張應(yīng)變?chǔ)诺亩x是ε=(l－l0)/l0=Δl/l0

張應(yīng)變也簡(jiǎn)稱為應(yīng)變或伸長率(elongation)。張應(yīng)力σ的定義是σ=F/Ao真實(shí)應(yīng)力=F/A相應(yīng)的真應(yīng)變?yōu)棣?∫dli/li=ln(l/lo)FFl0l

剪切(shear)應(yīng)力和剪切應(yīng)變大小相等,方向相反,作用于非一直線上切應(yīng)變?chǔ)诺亩x是

γ=tanθ切應(yīng)力σ的定義是σs=F/Ao

FFθ

壓縮(compress)應(yīng)變當(dāng)材料受到均勻壓力P的作用時(shí),材料發(fā)生體積收縮。材料的均勻壓縮應(yīng)變被定義為

Δ=ΔV/Vo

彈性模量（elasticmodulus）

對(duì)于服從虎克定律的理想彈性體,應(yīng)力與應(yīng)變成正比,其比例常數(shù)被稱為彈性模量。E=σ/ε=(F/Ao)/(Δl/lo)楊氏模量G=σs/γ=F/(Aotanθ)切變模量B=P/(ΔV/Vo)=PVo/ΔV體積模量E=2G(1+ν)=3B(1-2ν)式中ν是泊松比

ν=-(Δm/m)/(Δl/l)=-εt/ε法國數(shù)學(xué)家SimeomDenisPoisson為名。

在材料的比例極限內(nèi)，由均勻分布的縱向應(yīng)力所引起的橫向應(yīng)變與相應(yīng)的縱向應(yīng)變之比的絕對(duì)值。比如，一桿受拉伸時(shí)，其軸向伸長伴隨著橫向收縮(反之亦然)，而橫向應(yīng)變e'與軸向應(yīng)變e之比稱為泊松比V。材料的泊松比一般通過試驗(yàn)方法測(cè)定。

蠕變對(duì)膠粘劑的影響

固化后的膠粘劑的蠕變?cè)囼?yàn)通常是在拉伸或剪切應(yīng)力作用下進(jìn)行的。在一定的溫度和濕度條件下,對(duì)粘接的拉伸或剪切試件施加一定的荷載,測(cè)量形變和斷裂時(shí)間,對(duì)結(jié)構(gòu)膠粘劑來說可以測(cè)得持久(longterm)強(qiáng)度;對(duì)壓敏膠粘劑來說可以測(cè)得持粘(holding)時(shí)間。蠕變－壽命

4.3.2聚合物的應(yīng)力松弛應(yīng)力松弛是粘彈性材料表現(xiàn)出的另一種現(xiàn)象。它是將一應(yīng)力作用于試樣上,使試樣瞬時(shí)產(chǎn)生一定應(yīng)變,然后維持這個(gè)應(yīng)變不變,即維持應(yīng)變?yōu)橐粋€(gè)階梯函數(shù)應(yīng)力松馳曲線應(yīng)力松馳模量與的關(guān)系4.3.3動(dòng)態(tài)力學(xué)行為動(dòng)態(tài)力學(xué)行為具有很重要的實(shí)際意義。作用力頻率對(duì)許多結(jié)構(gòu)膠粘劑有較大的影響。外力作用頻率從零增加到每分鐘100至1000周,相當(dāng)于橡膠使用溫度下降20至40度。聚合物的玻璃化溫度在動(dòng)態(tài)條件下比靜態(tài)條件下來得高。因此,不能依據(jù)靜態(tài)試驗(yàn)的數(shù)據(jù)來估計(jì)粘接接頭的在動(dòng)態(tài)條件下的性能。在高頻下使用的粘接接頭,只有經(jīng)過相當(dāng)于實(shí)際使用頻率下進(jìn)行的測(cè)試才能對(duì)材料的性能作出正確的評(píng)價(jià)。4.3.4應(yīng)力-應(yīng)變曲線的類型⑴軟而弱;⑵硬而脆;⑶硬而強(qiáng);⑷軟而韌;⑸硬而韌

BCA（1）拉伸（2）剪切（3）剝離(peel)(2）劈開(Crack)4.3.4粘接接頭的應(yīng)力

分析和性能測(cè)試4.3.1搭接接頭的應(yīng)力分析

和剪切強(qiáng)度的測(cè)試tEALB單位：MPa≈10kgf/cm2≈142psiPP(1)單搭接拉伸剪切強(qiáng)度測(cè)試方法1長度厚度搭接長寬度總長

國別AtLBE拉伸速度毫米毫米毫米毫米毫米

中國60/702.0015.020.012510mm/min美國ASTMD1002101.61.6212.725.4190.53557~6223牛/分西德DIN53281112.01.512.025.021215-20毫米/分東德TGL14910100.01.510.025.0190/英國BSdraft100.01.512.525.0187.5/前蘇聯(lián)ГCOT1475960.02.015.020.010510毫米/分國際ISODIS4580100.01.612.525.0187.53~5千牛/分

搭接(lap)接頭在剪切力作用下的應(yīng)力分布(distribution)

壓縮剪切強(qiáng)度的測(cè)試單位：MPa≈10kgf/cm2≈142psi若膠粘劑在發(fā)生破壞時(shí)可以看作是符合虎克定律的彈性體,則扭轉(zhuǎn)剪切強(qiáng)度

τd=16daMd/(π(da4-db4))若膠粘劑在發(fā)生破壞時(shí)有塑性變形,則扭轉(zhuǎn)剪切強(qiáng)度

τd’=12Md/(π(da4-db4))

扭轉(zhuǎn)torsion剪切強(qiáng)度的測(cè)試Md4.3.2拉伸強(qiáng)度的測(cè)試和影響粘接接頭－拉伸強(qiáng)度的因素菌形試件圓形試件方形試件十形試件P

拉伸強(qiáng)度的測(cè)試

σ=P/a

同剪切強(qiáng)度單位：MPa≈10kgf/cm2≈142psi

影響粘接接頭拉伸強(qiáng)度的因素（PASS）在粘接面的邊緣有應(yīng)力集中邊緣應(yīng)力集中系數(shù)的大小與被粘物半徑、被粘物模量、膠層厚度等因素有關(guān)。粘接頭的拉伸強(qiáng)度也必然受這些因素的影響。由于方形試件邊緣到中心的距離不同,其應(yīng)力分布更不均勻,所以用方形試件只能測(cè)得“近似”的正拉強(qiáng)度。4.3.3剝離強(qiáng)度和劈裂強(qiáng)度的測(cè)試

粘接接頭“線受力”時(shí)的應(yīng)力分布劈開破壞剝離破壞

剝離與劈裂①.膠層上的應(yīng)力分布不均勻,應(yīng)力集中在端部非常狹窄的區(qū)域內(nèi);②.受力區(qū)域的寬度與膠粘劑和被粘物的厚度及模量有關(guān);③.破壞從端部開始。隨著被粘物厚度的增加,破壞負(fù)荷P也不斷增加,而粘接接頭的破壞功W則在被粘物的某一厚度時(shí)有一個(gè)極敏銳的跳躍,這個(gè)厚度被稱為臨界厚度tC。若被粘物厚度小于tC時(shí),這時(shí)受載,被粘物將明顯的發(fā)生塑性變形,然后粘接接頭就發(fā)生剝離破壞;厚度大于tC時(shí)就發(fā)生劈裂破壞

被粘物厚度與剝離強(qiáng)度和破壞功的關(guān)系

剝離強(qiáng)度和劈裂強(qiáng)度的測(cè)試

①.“T”型剝離，強(qiáng)度單位為N／cm;②.180°背剝離,強(qiáng)度單位為N/cm;③.“Bell”剝離,強(qiáng)度單位為N/cm;④.爬高園鼓剝離簡(jiǎn)稱爬鼓剝離。強(qiáng)度單位為J/cm。(1)剝離強(qiáng)度的測(cè)試方法(2)劈裂強(qiáng)度的測(cè)試方法拉伸速率:3000N?S-1單位N?cm-1其它剝離強(qiáng)度測(cè)試方法不均勻扯離強(qiáng)度測(cè)試和彎曲折斷試驗(yàn)

粘接接頭“線受力”時(shí)的應(yīng)力分布4.3.4沖擊強(qiáng)度粘接部件進(jìn)行整體裝配、校形以及以后的使用和維修過程中經(jīng)常受到?jīng)_擊作用，所以測(cè)定粘接接頭的抗沖擊強(qiáng)度也是具有重要的實(shí)際意義的

測(cè)試方法試件形狀沖擊強(qiáng)度＝(Ｗ0-Ｗ)/Ｓ4.3.5接頭的持久強(qiáng)度和蠕變持久強(qiáng)度仍為一破壞強(qiáng)度溫度和時(shí)間為基本條件持久強(qiáng)度T為溫度,t為時(shí)間τ為強(qiáng)度

持久強(qiáng)度和蠕變長度測(cè)定將小于靜態(tài)破壞力（加載速度在4～6kN/min）的負(fù)荷Ｐ加于粘接接頭，膠粘劑層在持續(xù)應(yīng)力的作用下將發(fā)生塑性流動(dòng)，經(jīng)一定時(shí)間后接頭就會(huì)破壞。粘接接頭在一定的工作時(shí)間內(nèi)，每單位面積所能承受的最大負(fù)荷被稱為持久強(qiáng)度１萬小時(shí)工作時(shí)間下的持久強(qiáng)度被稱為持久強(qiáng)度極限。在給定的應(yīng)力水平下，粘接接頭發(fā)生破壞的時(shí)間被稱為持久壽命。在持續(xù)應(yīng)力作用下，膠粘劑層沿著力的作用方向發(fā)生的位移被稱為蠕變.

粘接接頭在持續(xù)應(yīng)力作用下的破壞過程粘彈性的高聚物在持續(xù)應(yīng)力作用下會(huì)發(fā)生應(yīng)力松弛和蠕變?cè)诔志脧?qiáng)度測(cè)定過程當(dāng)中,接頭的應(yīng)力分布是隨時(shí)間而變化的（圖6.39)搭接中部的蠕變都是從加載以后的某個(gè)時(shí)刻突然開始,加載越小,開始時(shí)間越后

影響持久強(qiáng)度的因素(1)加載應(yīng)力與持久壽命的關(guān)系τ=A′-B′logt沖擊破壞是以10-4

～10-3

秒來計(jì)算的,靜態(tài)