粘合剂
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第五章
粘合剂
• 粘合剂，也称胶粘剂 粘合剂， • 可以粘合性质相同或不同的材料，应用于 可以粘合性质相同或不同的材料， 所有行业 • 按主体材料分：天然粘合剂和合成粘合剂 按主体材料分： (热塑性、热固性、橡胶、无机胶粘剂 热塑性、 热塑性 热固性、橡胶、无机胶粘剂) • 用途：普通和特种粘合剂 用途： • 承受应力：结构粘合剂和非结构粘合剂 承受应力： • 固化方式：室温、高温、挥发、光敏 固化方式：室温、高温、挥发、
• 7，其他组分 ， • 为改善胶粘剂的某一性能，有时加入一些特定的 为改善胶粘剂的某一性能， 添加剂，如加入防老剂以提高耐大气老化性； 添加剂，如加入防老剂以提高耐大气老化性；加 入防霉剂以防止细菌霉变； 入防霉剂以防止细菌霉变；加入阻燃剂提高胶层 的阻燃性；加入着色剂得到不同颜色； 的阻燃性；加入着色剂得到不同颜色；此外还有 分散剂、改性剂、稳定剂、 分散剂、改性剂、稳定剂、增稠剂 • 二，胶粘剂的分类 • 胶粘剂品种繁多，组分各异，尚无统一的分类 胶粘剂品种繁多，组分各异， • 1，按化学成分分类 ， • 无机胶粘剂和有机胶粘剂，有机又分为天然和合 无机胶粘剂和有机胶粘剂， 成胶粘剂
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
• 对于热固性胶粘剂，必须加入固化剂参与反应， 对于热固性胶粘剂，必须加入固化剂参与反应， 使原来热塑性基料交联成体型结构， 使原来热塑性基料交联成体型结构，从而提高胶 粘剂的性能；不同胶粘剂的固化剂不相同， 粘剂的性能；不同胶粘剂的固化剂不相同，固化 剂的选用是极为重要的一环； 剂的选用是极为重要的一环；一般选用低毒或无 反应平稳， 毒，反应平稳，分子量较大的固化剂可赋予胶层 良好的韧性和耐低温性能 • 3，稀释剂 ， • 稀释剂是为了降低胶粘剂的粘度，增加胶粘剂的 稀释剂是为了降低胶粘剂的粘度， 浸透力， 浸透力，控制胶粘剂干燥速度而使用的低分子量 液体化合物； 液体化合物；胶粘剂的基料一般为固态或粘稠液 再加上固体填料和助剂，不易加工， 体，再加上固体填料和助剂，不易加工，必须加 入一定量的稀释剂降低粘度， 入一定量的稀释剂降低粘度，提高胶粘剂对被粘 物的浸透能力， 物的浸透能力，极有利于提高粘接强度
2，按外观分类 ， 溶液型： 溶液型：含有适量助剂和填料的溶液 乳液型： 乳液型：水乳体系 膏状型：易挥发的高粘度胶， 膏状型：易挥发的高粘度胶，用于密封和嵌缝 固体型： 薄膜状， 固体型：粉、粒、块、薄膜状，如压敏和热熔胶 3， 3，按应用情况分类 结构胶粘剂是用于受力结构件粘接， 结构胶粘剂是用于受力结构件粘接，能长期承受 较大动静负荷的胶粘剂 • 非结构胶粘剂适用于非受力构件粘接，胶粘剂本 非结构胶粘剂适用于非受力构件粘接， 身内聚强度和粘接强度都不大 • 专用胶粘剂仅供某些特殊场合，如压敏，密封， 专用胶粘剂仅供某些特殊场合，如压敏，密封， 导电，导热， 导电，导热，导磁和医用胶
5.3 胶粘剂的组分及其作用
• • • • 不同类型的胶粘剂，其组分有多有少， 不同类型的胶粘剂，其组分有多有少，不甚相同 一，组分 1，基料 ， 粘料、或主剂，是决定胶粘剂性能的主要成分， 粘料、或主剂，是决定胶粘剂性能的主要成分， 能起到粘接的作用， 能起到粘接的作用，作为基料的物质可以是天然 高分子，合成树脂及合成橡胶； 高分子，合成树脂及合成橡胶；天然高分子有淀 蛋白质，天然橡胶和树胶， 粉，蛋白质，天然橡胶和树胶，还可以有无机材 料如硅酸盐、硝酸盐；从近年来的粘胶看， 料如硅酸盐、硝酸盐；从近年来的粘胶看，基料 是高分子聚合物占绝对比例 • 2，固化剂和促进剂 ， • 固化剂又称硬化剂、交联剂，是热固性胶粘剂的 固化剂又称硬化剂、交联剂， 最主要成分之一
• 利用粘合剂比焊接、铆接和螺钉联结有更多的优 利用粘合剂比焊接、铆接和螺钉联结有更多的优 方便、快速、经济和节能， 点：方便、快速、经济和节能，而且粘合接头光 应力分布匀均，重量轻，还有密封、防腐、 滑，应力分布匀均，重量轻，还有密封、防腐、 绝缘等优良性能 • 粘合剂的快速发展，几乎应用于所有的行业 粘合剂的快速发展， • 一个大的粘合剂联结的机舱可以少用 一个大的粘合剂联结的机舱可以少用76300个铆 个铆 钉，用粘合可以降低金属疲劳从而延长飞机的寿 命；宇宙飞船上更能节省能量 缺点： • 粘合剂的缺点：耐老化性能比较差，耐热性普遍 粘合剂的缺点 耐老化性能比较差， 不够好，一般只能在300℃以下应用，此外，粘 不够好，一般只能在 ℃以下应用，此外， 接时的表面处理比较严格
• 溶剂：与主体材料的极性近似 溶剂： • 偶联剂：包括有机羧酸，多异氰酸酯和有机硅烷 偶联剂：包括有机羧酸， 加入1~10%可提高强度 可提高强度10%以上，还可提高 以上， 等，加入 可提高强度 以上 耐水耐热性能 • 填料：各种金属粉，氧化物粉、石英、云母、石 填料：各种金属粉，氧化物粉、石英、云母、 玻璃纤维和碳纤维等都可以作填料， 墨、玻璃纤维和碳纤维等都可以作填料，以提高 内聚力、 内聚力、粘结力和耐热性 • 固化剂：使低分子聚合，如六次甲基四胺等 固化剂：使低分子聚合， • 其它助剂还有：引发剂、促进剂、防老剂、增稠 其它助剂还有：引发剂、促进剂、防老剂、 还有 阻聚剂、稳定剂、络合剂、 剂、阻聚剂、稳定剂、络合剂、乳化剂等
5.2 粘合剂的材料和型态 • 粘合剂分主体材料和辅助材料 • 主体材料是高分子材料，要求它有一定的流变性 主体材料是高分子材料 是高分子材料， 如要制成溶剂型， 能，如要制成溶剂型，则能溶于水或其它有机溶 要有一定的结晶性， 剂，要有一定的结晶性，它使粘合剂有适当的内 聚力；极性要适度，极性太大扩散能力会下降， 聚力；极性要适度，极性太大扩散能力会下降， 分子量若太小， 分子量若太小，会使内聚力下降 • 辅助材料包括以下： 辅助材料包括以下： • 增塑剂：主要是减弱分子间的作用力，以提高韧 增塑剂：主要是减弱分子间的作用力， 性和耐寒性，它的极性须和主体材料接近， 性和耐寒性，它的极性须和主体材料接近，分子 量可大一些，可使粘合强度提高， 量可大一些，可使粘合强度提高，包括邻苯二甲 酸酯、 酸酯、磷酸酯和已二酸酯
• 4，增塑剂 ， • 增塑剂在胶层中对基料分子链具有隔离作用，能 增塑剂在胶层中对基料分子链具有隔离作用， 屏蔽活性基团，减弱分子间的相互作用力， 屏蔽活性基团，减弱分子间的相互作用力，从而 降低其玻璃化与熔融温度，改善胶层脆性， 降低其玻璃化与熔融温度，改善胶层脆性，改进 胶粘剂的耐寒性； 胶粘剂的耐寒性；增塑剂一般多为低粘度高沸点 的物质，它能增加树脂的流动性，有利于浸润， 的物质，它能增加树脂的流动性，有利于浸润， 扩散与吸附； 扩散与吸附；但它的加入会使耐热性有所降低 • 5，偶联剂 ， • 偶联剂是为了改善胶粘剂和被粘物之间的粘接强 度而使用的助剂； 度而使用的助剂；偶联剂是具有反应性基团的化 合物，可与被粘物表面分子形成化学键， 合物，可与被粘物表面分子形成化学键，同时对 胶层又有很好的相容性
有 机 胶 粘 剂
合 成 •热固性：环氧、酚醛树脂，氨基树脂不饱和聚酯 热固性： 热固性 环氧、酚醛树脂， 胶 合成橡胶型： 合成橡胶型 氯丁、丁腈、聚硫、 粘 •合成橡胶型：氯丁、丁腈、聚硫、聚氨酯橡胶 剂 •复合型：酚醛 丁腈胶，酚醛 氯丁胶，环氧 丁腈胶 复合型： 丁腈胶， 氯丁胶， 复合型 酚醛-丁腈胶 酚醛-氯丁胶 环氧-丁腈胶
• 偶联剂含有特殊的极性与非极性基团，能通过分 偶联剂含有特殊的极性与非极性基团， 子间力或化学键力， 子间力或化学键力，与胶层中对应的组分进行键 合连接， 合连接，从而大大增大胶层的内聚力和粘接强度 • 常用的偶联剂有硅烷和钛酸酯，不同的材料选用 常用的偶联剂有硅烷和钛酸酯， 不同的偶联剂 • 6，填料 ， • 填料是为了改善胶粘剂的某些性能，如提高弹性 填料是为了改善胶粘剂的某些性能， 模量，冲击韧性和耐热性， 模量，冲击韧性和耐热性，降低固化收缩率和线 膨胀系数， 膨胀系数，同时又可降低成本的一类固态配合剂 • 有些填料赋予胶层导电性、导热性等特定性能； 有些填料赋予胶层导电性、导热性等特定性能； 常有物填料是无机物，粉状或细短纤维。 常有物填料是无机物，粉状或细短纤维。
• 粘合剂的型态也很多： 粘合剂的型态也很多： • 浆糊和胶水是常用的粘合剂 • 无溶剂粘合剂应用普遍，双组分环氧树脂可以是 无溶剂粘合剂应用普遍， 100%固体，也可以一个组分是流态，另一个是 固体， 固体 也可以一个组分是流态， 固态的环氧树脂粘合剂 • 另一个无溶剂粘合剂是热熔胶 • 压敏胶也是无溶剂粘合剂 • 绝大部分高分子都可以用作粘合剂，因此有热塑 绝大部分高分子都可以用作粘合剂， 热固性，合成橡胶粘合剂， 性，热固性，合成橡胶粘合剂，外加天然粘合剂 • 有些固化时需要加热
无 机 胶 粘 剂
天 然 胶 粘 剂
• • • •
热熔型：低熔点金属，玻璃， 热熔型：低熔点金属，玻璃，陶瓷 干燥型： 干燥型：可溶性硅酯盐 水硬型：石膏， 水硬型：石膏，各种水泥 反应型：磷酸-硅酸盐 硅酸盐， 反应型：磷酸 硅酸盐，酸式磷酸盐
•动物胶：皮胶，骨胶，虫胶，血蛋白胶，鱼胶 动物胶：皮胶，骨胶，虫胶，血蛋白胶， 动物胶 •植物胶：淀粉，糊精，阿拉伯树胶，天然橡胶 植物胶：淀粉，糊精，阿拉伯树胶， 植物胶 •矿物胶：矿物蜡，沥青 矿物胶：矿物蜡， 矿物胶 •热塑性：乙烯-醋酸乙烯共聚物，热塑性塑料 热塑性：乙烯 醋酸乙烯共聚物 醋酸乙烯共聚物， 热塑性
• 一架重型轰炸机采用粘接代替铆接，质量减轻 一架重型轰炸机采用粘接代替铆接， 34% • 机械工业中每采用 吨胶粘剂，节约 吨金属材料 机械工业中每采用1吨胶粘剂 节约5吨金属材料 吨胶粘剂， 和节省5000~10000个工时 和节省 个工时 • 直升机旋翼，由于改成粘接结构，使用寿命可以 直升机旋翼，由于改成粘接结构， 小时， 从500~600小时，提高到 小时 提高到6000小时以上 小时以上 • 两种金属之间采用焊接，则焊缝处易产生电化腐 两种金属之间采用焊接， 蚀并形成脆性破坏 • 印刷电路板的金属箔与绝缘板之间的连接，除粘 印刷电路板的金属箔与绝缘板之间的连接， 接外别无办法
5.1 粘合原理
• 粘合强度：胶粘剂的内聚力、粘合力、粘合材料 粘合强度：胶粘剂的内聚力、粘合力、 的强度 • 粘结力 粘合剂与被粘材料之间 ，粘合力包括润 粘结力(粘合剂与被粘材料之间 粘合力包括润 粘合剂与被粘材料之间)， 粘合剂向被粘物表面移动 扩散、渗透过程 表面移动、 湿，粘合剂向被粘物表面移动、扩散、渗透过程 • 表面张力小的物质易润湿表面张力大的物质 • 常在粘合剂中加入表面活性剂以降低表面张力 • 依靠电价键、共价键、配合键、氢键、范德华力 依靠电价键 共价键、配合键、氢键、 电价键、 • 微孔：钉型、钩型、根型、榫型等机械结合 微孔：钉型、钩型、根型、 • 吸附理论：距离小于 ×10-10m(5Å)，产生范德华 吸附理论：距离小于5× ， 若粘合剂和被粘物的极性基团强， 力，若粘合剂和被粘物的极性基团强，并且极性 基团多，则粘合力就强，若一个是极性的，另一 基团多，则粘合力就强，若一个是极性的， 个是非极性的， 个是非极性的，则粘合力就低
• 扩散理论：认为自粘是同种分子的扩散，互粘则 扩散理论：认为自粘是同种分子的扩散， 是不同分子的相互扩散， 是不同分子的相互扩散，都是大分子本身或其链 段的热运动扩散， 段的热运动扩散，实际是一个互相溶解扩散过程 • 双电层理论：认为粘结结点中存在双电层，它是 双电层理论：认为粘结结点中存在双电层， 带电粒子在不同相内，因性质差异而引起转移， 带电粒子在不同相内，因性质差异而引起转移， 粘合功等于此电容瞬时放电能量 • 当粘合剂和被粘物的溶解参数接近时，粘合能力 当粘合剂和被粘物的溶解参数接近时， 就会很强 收缩， • 粘合剂的另一个问题是收缩，粘合剂粘结的两种 粘合剂的另一个问题是收缩 物之间产生张力， 物之间产生张力，若使涂层尽可能薄就可以减轻 这种张力，而涂层越薄粘合力越强， 这种张力，而涂层越薄粘合力越强，内聚力越弱
粘合剂
• 粘合剂，也称胶粘剂 粘合剂， • 可以粘合性质相同或不同的材料，应用于 可以粘合性质相同或不同的材料， 所有行业 • 按主体材料分：天然粘合剂和合成粘合剂 按主体材料分： (热塑性、热固性、橡胶、无机胶粘剂 热塑性、 热塑性 热固性、橡胶、无机胶粘剂) • 用途：普通和特种粘合剂 用途： • 承受应力：结构粘合剂和非结构粘合剂 承受应力： • 固化方式：室温、高温、挥发、光敏 固化方式：室温、高温、挥发、
• 7，其他组分 ， • 为改善胶粘剂的某一性能，有时加入一些特定的 为改善胶粘剂的某一性能， 添加剂，如加入防老剂以提高耐大气老化性； 添加剂，如加入防老剂以提高耐大气老化性；加 入防霉剂以防止细菌霉变； 入防霉剂以防止细菌霉变；加入阻燃剂提高胶层 的阻燃性；加入着色剂得到不同颜色； 的阻燃性；加入着色剂得到不同颜色；此外还有 分散剂、改性剂、稳定剂、 分散剂、改性剂、稳定剂、增稠剂 • 二，胶粘剂的分类 • 胶粘剂品种繁多，组分各异，尚无统一的分类 胶粘剂品种繁多，组分各异， • 1，按化学成分分类 ， • 无机胶粘剂和有机胶粘剂，有机又分为天然和合 无机胶粘剂和有机胶粘剂， 成胶粘剂
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
• 对于热固性胶粘剂，必须加入固化剂参与反应， 对于热固性胶粘剂，必须加入固化剂参与反应， 使原来热塑性基料交联成体型结构， 使原来热塑性基料交联成体型结构，从而提高胶 粘剂的性能；不同胶粘剂的固化剂不相同， 粘剂的性能；不同胶粘剂的固化剂不相同，固化 剂的选用是极为重要的一环； 剂的选用是极为重要的一环；一般选用低毒或无 反应平稳， 毒，反应平稳，分子量较大的固化剂可赋予胶层 良好的韧性和耐低温性能 • 3，稀释剂 ， • 稀释剂是为了降低胶粘剂的粘度，增加胶粘剂的 稀释剂是为了降低胶粘剂的粘度， 浸透力， 浸透力，控制胶粘剂干燥速度而使用的低分子量 液体化合物； 液体化合物；胶粘剂的基料一般为固态或粘稠液 再加上固体填料和助剂，不易加工， 体，再加上固体填料和助剂，不易加工，必须加 入一定量的稀释剂降低粘度， 入一定量的稀释剂降低粘度，提高胶粘剂对被粘 物的浸透能力， 物的浸透能力，极有利于提高粘接强度
2，按外观分类 ， 溶液型： 溶液型：含有适量助剂和填料的溶液 乳液型： 乳液型：水乳体系 膏状型：易挥发的高粘度胶， 膏状型：易挥发的高粘度胶，用于密封和嵌缝 固体型： 薄膜状， 固体型：粉、粒、块、薄膜状，如压敏和热熔胶 3， 3，按应用情况分类 结构胶粘剂是用于受力结构件粘接， 结构胶粘剂是用于受力结构件粘接，能长期承受 较大动静负荷的胶粘剂 • 非结构胶粘剂适用于非受力构件粘接，胶粘剂本 非结构胶粘剂适用于非受力构件粘接， 身内聚强度和粘接强度都不大 • 专用胶粘剂仅供某些特殊场合，如压敏，密封， 专用胶粘剂仅供某些特殊场合，如压敏，密封， 导电，导热， 导电，导热，导磁和医用胶
5.3 胶粘剂的组分及其作用
• • • • 不同类型的胶粘剂，其组分有多有少， 不同类型的胶粘剂，其组分有多有少，不甚相同 一，组分 1，基料 ， 粘料、或主剂，是决定胶粘剂性能的主要成分， 粘料、或主剂，是决定胶粘剂性能的主要成分， 能起到粘接的作用， 能起到粘接的作用，作为基料的物质可以是天然 高分子，合成树脂及合成橡胶； 高分子，合成树脂及合成橡胶；天然高分子有淀 蛋白质，天然橡胶和树胶， 粉，蛋白质，天然橡胶和树胶，还可以有无机材 料如硅酸盐、硝酸盐；从近年来的粘胶看， 料如硅酸盐、硝酸盐；从近年来的粘胶看，基料 是高分子聚合物占绝对比例 • 2，固化剂和促进剂 ， • 固化剂又称硬化剂、交联剂，是热固性胶粘剂的 固化剂又称硬化剂、交联剂， 最主要成分之一
• 利用粘合剂比焊接、铆接和螺钉联结有更多的优 利用粘合剂比焊接、铆接和螺钉联结有更多的优 方便、快速、经济和节能， 点：方便、快速、经济和节能，而且粘合接头光 应力分布匀均，重量轻，还有密封、防腐、 滑，应力分布匀均，重量轻，还有密封、防腐、 绝缘等优良性能 • 粘合剂的快速发展，几乎应用于所有的行业 粘合剂的快速发展， • 一个大的粘合剂联结的机舱可以少用 一个大的粘合剂联结的机舱可以少用76300个铆 个铆 钉，用粘合可以降低金属疲劳从而延长飞机的寿 命；宇宙飞船上更能节省能量 缺点： • 粘合剂的缺点：耐老化性能比较差，耐热性普遍 粘合剂的缺点 耐老化性能比较差， 不够好，一般只能在300℃以下应用，此外，粘 不够好，一般只能在 ℃以下应用，此外， 接时的表面处理比较严格
• 溶剂：与主体材料的极性近似 溶剂： • 偶联剂：包括有机羧酸，多异氰酸酯和有机硅烷 偶联剂：包括有机羧酸， 加入1~10%可提高强度 可提高强度10%以上，还可提高 以上， 等，加入 可提高强度 以上 耐水耐热性能 • 填料：各种金属粉，氧化物粉、石英、云母、石 填料：各种金属粉，氧化物粉、石英、云母、 玻璃纤维和碳纤维等都可以作填料， 墨、玻璃纤维和碳纤维等都可以作填料，以提高 内聚力、 内聚力、粘结力和耐热性 • 固化剂：使低分子聚合，如六次甲基四胺等 固化剂：使低分子聚合， • 其它助剂还有：引发剂、促进剂、防老剂、增稠 其它助剂还有：引发剂、促进剂、防老剂、 还有 阻聚剂、稳定剂、络合剂、 剂、阻聚剂、稳定剂、络合剂、乳化剂等
5.2 粘合剂的材料和型态 • 粘合剂分主体材料和辅助材料 • 主体材料是高分子材料，要求它有一定的流变性 主体材料是高分子材料 是高分子材料， 如要制成溶剂型， 能，如要制成溶剂型，则能溶于水或其它有机溶 要有一定的结晶性， 剂，要有一定的结晶性，它使粘合剂有适当的内 聚力；极性要适度，极性太大扩散能力会下降， 聚力；极性要适度，极性太大扩散能力会下降， 分子量若太小， 分子量若太小，会使内聚力下降 • 辅助材料包括以下： 辅助材料包括以下： • 增塑剂：主要是减弱分子间的作用力，以提高韧 增塑剂：主要是减弱分子间的作用力， 性和耐寒性，它的极性须和主体材料接近， 性和耐寒性，它的极性须和主体材料接近，分子 量可大一些，可使粘合强度提高， 量可大一些，可使粘合强度提高，包括邻苯二甲 酸酯、 酸酯、磷酸酯和已二酸酯
• 4，增塑剂 ， • 增塑剂在胶层中对基料分子链具有隔离作用，能 增塑剂在胶层中对基料分子链具有隔离作用， 屏蔽活性基团，减弱分子间的相互作用力， 屏蔽活性基团，减弱分子间的相互作用力，从而 降低其玻璃化与熔融温度，改善胶层脆性， 降低其玻璃化与熔融温度，改善胶层脆性，改进 胶粘剂的耐寒性； 胶粘剂的耐寒性；增塑剂一般多为低粘度高沸点 的物质，它能增加树脂的流动性，有利于浸润， 的物质，它能增加树脂的流动性，有利于浸润， 扩散与吸附； 扩散与吸附；但它的加入会使耐热性有所降低 • 5，偶联剂 ， • 偶联剂是为了改善胶粘剂和被粘物之间的粘接强 度而使用的助剂； 度而使用的助剂；偶联剂是具有反应性基团的化 合物，可与被粘物表面分子形成化学键， 合物，可与被粘物表面分子形成化学键，同时对 胶层又有很好的相容性
有 机 胶 粘 剂
合 成 •热固性：环氧、酚醛树脂，氨基树脂不饱和聚酯 热固性： 热固性 环氧、酚醛树脂， 胶 合成橡胶型： 合成橡胶型 氯丁、丁腈、聚硫、 粘 •合成橡胶型：氯丁、丁腈、聚硫、聚氨酯橡胶 剂 •复合型：酚醛 丁腈胶，酚醛 氯丁胶，环氧 丁腈胶 复合型： 丁腈胶， 氯丁胶， 复合型 酚醛-丁腈胶 酚醛-氯丁胶 环氧-丁腈胶
• 偶联剂含有特殊的极性与非极性基团，能通过分 偶联剂含有特殊的极性与非极性基团， 子间力或化学键力， 子间力或化学键力，与胶层中对应的组分进行键 合连接， 合连接，从而大大增大胶层的内聚力和粘接强度 • 常用的偶联剂有硅烷和钛酸酯，不同的材料选用 常用的偶联剂有硅烷和钛酸酯， 不同的偶联剂 • 6，填料 ， • 填料是为了改善胶粘剂的某些性能，如提高弹性 填料是为了改善胶粘剂的某些性能， 模量，冲击韧性和耐热性， 模量，冲击韧性和耐热性，降低固化收缩率和线 膨胀系数， 膨胀系数，同时又可降低成本的一类固态配合剂 • 有些填料赋予胶层导电性、导热性等特定性能； 有些填料赋予胶层导电性、导热性等特定性能； 常有物填料是无机物，粉状或细短纤维。 常有物填料是无机物，粉状或细短纤维。
• 粘合剂的型态也很多： 粘合剂的型态也很多： • 浆糊和胶水是常用的粘合剂 • 无溶剂粘合剂应用普遍，双组分环氧树脂可以是 无溶剂粘合剂应用普遍， 100%固体，也可以一个组分是流态，另一个是 固体， 固体 也可以一个组分是流态， 固态的环氧树脂粘合剂 • 另一个无溶剂粘合剂是热熔胶 • 压敏胶也是无溶剂粘合剂 • 绝大部分高分子都可以用作粘合剂，因此有热塑 绝大部分高分子都可以用作粘合剂， 热固性，合成橡胶粘合剂， 性，热固性，合成橡胶粘合剂，外加天然粘合剂 • 有些固化时需要加热
无 机 胶 粘 剂
天 然 胶 粘 剂
• • • •
热熔型：低熔点金属，玻璃， 热熔型：低熔点金属，玻璃，陶瓷 干燥型： 干燥型：可溶性硅酯盐 水硬型：石膏， 水硬型：石膏，各种水泥 反应型：磷酸-硅酸盐 硅酸盐， 反应型：磷酸 硅酸盐，酸式磷酸盐
•动物胶：皮胶，骨胶，虫胶，血蛋白胶，鱼胶 动物胶：皮胶，骨胶，虫胶，血蛋白胶， 动物胶 •植物胶：淀粉，糊精，阿拉伯树胶，天然橡胶 植物胶：淀粉，糊精，阿拉伯树胶， 植物胶 •矿物胶：矿物蜡，沥青 矿物胶：矿物蜡， 矿物胶 •热塑性：乙烯-醋酸乙烯共聚物，热塑性塑料 热塑性：乙烯 醋酸乙烯共聚物 醋酸乙烯共聚物， 热塑性
• 一架重型轰炸机采用粘接代替铆接，质量减轻 一架重型轰炸机采用粘接代替铆接， 34% • 机械工业中每采用 吨胶粘剂，节约 吨金属材料 机械工业中每采用1吨胶粘剂 节约5吨金属材料 吨胶粘剂， 和节省5000~10000个工时 和节省 个工时 • 直升机旋翼，由于改成粘接结构，使用寿命可以 直升机旋翼，由于改成粘接结构， 小时， 从500~600小时，提高到 小时 提高到6000小时以上 小时以上 • 两种金属之间采用焊接，则焊缝处易产生电化腐 两种金属之间采用焊接， 蚀并形成脆性破坏 • 印刷电路板的金属箔与绝缘板之间的连接，除粘 印刷电路板的金属箔与绝缘板之间的连接， 接外别无办法
5.1 粘合原理
• 粘合强度：胶粘剂的内聚力、粘合力、粘合材料 粘合强度：胶粘剂的内聚力、粘合力、 的强度 • 粘结力 粘合剂与被粘材料之间 ，粘合力包括润 粘结力(粘合剂与被粘材料之间 粘合力包括润 粘合剂与被粘材料之间)， 粘合剂向被粘物表面移动 扩散、渗透过程 表面移动、 湿，粘合剂向被粘物表面移动、扩散、渗透过程 • 表面张力小的物质易润湿表面张力大的物质 • 常在粘合剂中加入表面活性剂以降低表面张力 • 依靠电价键、共价键、配合键、氢键、范德华力 依靠电价键 共价键、配合键、氢键、 电价键、 • 微孔：钉型、钩型、根型、榫型等机械结合 微孔：钉型、钩型、根型、 • 吸附理论：距离小于 ×10-10m(5Å)，产生范德华 吸附理论：距离小于5× ， 若粘合剂和被粘物的极性基团强， 力，若粘合剂和被粘物的极性基团强，并且极性 基团多，则粘合力就强，若一个是极性的，另一 基团多，则粘合力就强，若一个是极性的， 个是非极性的， 个是非极性的，则粘合力就低
• 扩散理论：认为自粘是同种分子的扩散，互粘则 扩散理论：认为自粘是同种分子的扩散， 是不同分子的相互扩散， 是不同分子的相互扩散，都是大分子本身或其链 段的热运动扩散， 段的热运动扩散，实际是一个互相溶解扩散过程 • 双电层理论：认为粘结结点中存在双电层，它是 双电层理论：认为粘结结点中存在双电层， 带电粒子在不同相内，因性质差异而引起转移， 带电粒子在不同相内，因性质差异而引起转移， 粘合功等于此电容瞬时放电能量 • 当粘合剂和被粘物的溶解参数接近时，粘合能力 当粘合剂和被粘物的溶解参数接近时， 就会很强 收缩， • 粘合剂的另一个问题是收缩，粘合剂粘结的两种 粘合剂的另一个问题是收缩 物之间产生张力， 物之间产生张力，若使涂层尽可能薄就可以减轻 这种张力，而涂层越薄粘合力越强， 这种张力，而涂层越薄粘合力越强，内聚力越弱