胶接材料培训教材-中文

加聚反应 缩聚反应
加聚物
缩聚物 加成缩聚物（酚醛树脂） 聚加成聚合物（聚氨酯）
1.3.7 按照聚合物链结构分类
线形、支化型、星型、梯形、体型、球型、树枝状
linear polymer branched polymer
ladder polymer
Tri-star polymer
dendrimeric polymer crosslinked polymers
5.粘接与脱附 Adhesion and debonding of the adhesive
preparation of surface for the bonding couple agent and primer 表面制备及偶联剂对胶粘性能的影响
承担和完成过的项目
二、高分子材料基础 Introduction）
合成高分子的分子量具有多分散性
多分散 polydisperse
单分散 monodisperse
Ni
Mi
常用平均分子量描述
按照聚合反应过程中有无小分子生成进行分类 ——Carothers分类法
缩聚反应 (condensation polymerization)
数目众多的单体连续、重复的多步缩合反应过程。 有小分子生成。缩聚物分子链多含杂原子。
无机
胶 粘 剂
有机高 分子
天然
硅酸盐 磷酸盐 硫酸盐 硼酸盐 金属氧化物 金属或硫磺
动物 植物
合成高分子
树脂型 橡胶型
硅酸钠，硅酸盐水泥 磷酸－氧化铜，磷酸－氢氧化铝－氧化铜，磷酸－氧 化锌 石膏 硼砂－氧化锌，熔接玻璃 氧化锆，氧化铝，氧化钙（石灰），氧化镁－氯化镁 ，氧化铅 锡－铅合金，硫磺
骨胶、皮胶、鱼胶、虫胶、血胶等 淀粉、糊精、纤维素、树胶、木质素、沥青、生漆、 松香,天然橡胶
什么是高分子？
Polymers are substances containing a large number of structural units joined by the same type of linkage. 高分子：由多个单元体通过化学键连接而
成的长链分子
聚合物（Polymer)：多到增加或减少几个单元不会影响本体性 质（玻璃化温度、热容、密度、热胀系数、模量、拉伸强度、 导热系数、折光指数...）
2. 胶粘剂用新型树脂设计及制备 (design and synthesis of novel resin for adhesive)
主要: high service temperature/耐高温， high strength/高强, multi functionality/多官能度， hybrid resin/ 杂化
工程是学院教学与科研的传统强项；“粘接材料与原位固化技术研究
室”，主要进行特种新型高性能粘接材料的开发。
1.2 胶接材料与原位固化研究室(LAPT and Polymerization Technology LAPT
成员: 张军营 程珏 齐士成 史翎
主要社会 兼职
中国胶黏剂工业协会（顾问）； 北京粘接学会(副理事长，学术交流部部长) J. Adhe. Sci. Tech. 和化学与粘会（编委） 国家质量监督检验检疫总局(防伪技术专家) 中国兵工协会非金属专业委员会 理事
研究领域
1. 胶粘剂和密封剂表征与评价
研究结构与性能的关系。主要是长期（long term)在湿热 (hydrothermal)、 盐雾(Salt spray)、光氧(photooxidation)、高能射线（ high energy ray）和极端环境 （ultra conditions）下后材料的流变（Rheology）,粘度 （ Viscosity）, 贮存稳定性（Store-Stability）,凝胶时间 （ Gelling Time）, 固化速率（Curing Rate），使用期 （ Pot-Life），剪切强度（Shear-strength）,冲击强度 （ Impact Stregth）, 拉伸强度（Tensile strength）,剥离 强度（ Peel-Strength）, 伸长率（Elongation）, 不均匀 扯离强度等（Uneven-tear Strength）
热固型
环氧，酚醛，脲醛，密胺，不饱 和聚酯，反应型丙烯酸酯，聚异 氰酸酯，有机硅，聚酰亚胺、聚 苯并咪唑等
热塑型
醋酸乙烯酯，聚氯乙烯，聚丙烯 酸及酯类，聚酰胺，聚乙醇缩醛、 TPU，EVA，SBR等
氯丁、丁腈、聚硫、有机硅、丁基、丁苯，SBS，SIS， 聚氨酯、聚异丁烯，氟硅橡胶
复合型
酚醛-丁腈，酚醛-缩醛，酚醛－氯丁，环氧-丁腈， 环氧-聚酰胺，环氧-聚硫，环氧-聚砜，环氧-聚氨酯 等。
天然有机高分子
蛋白质、淀粉、纤维 素、RNA、DNA 合成高分子
1.3.2 按照用途分类 橡胶、塑料、纤维、粘合剂、涂料、功能高分子
七大胶：天然、顺丁、氯丁、丁腈、乙丙、丁苯、丁基橡胶 四大塑料：聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯 聚酯纤维 聚丙烯纤维 聚丙烯腈 维尼纶 环氧树脂粘合剂 聚氨酯胶 醇酸树脂漆 丙烯酸酯外墙涂料 光刻胶 离子交换树脂
1.3.8 按照聚合物受热时的行为分类 热塑性、热固性(环氧)
三、胶接基本原理）
3.1 胶接及胶粘剂 3.2 属性及分类 3.3 粘接原理 3.4 反应型胶粘剂配伍原理 3.5 环氧树脂万能胶 3.6 性能检测
3.1 胶接与胶粘剂 WWW？ What: definition of adhesive, kinds and aim Why: Science of mechanics of adhesion (bonding). Way: method for application 胶：〈名〉(形声。古代“胶”用动物的皮煮制而成,所 以从“肉”。）
高分子—分子量高 聚合物—由小分子单元连接而成 大分子—分子量大 高聚物—分子量高的聚合物
若未达到足够的长度：
低聚物（齐聚物）： oligomer
平均分子量
分子量与聚合度
分子量：分子的质量 g/mol 聚合度：分子链中结构单元的个数
500 (CH2 CH) 聚合 (CH2 CH) 500
聚合度x=500，分子量M=104500=52000g/mol
如: 多酚醛\官能度环氧\硅树脂\硅改性环氧\笼形聚倍半硅氧烷\TPU等
multi-functional Epoxy resin, Silicon Resin Silicon-modified Epoxy resin, POSS resin
3. 原位固化原理和应用 The principal and application of in-situ polymerization
• 1946年瑞士的Ciba Geigy公司,双酚A环氧 树脂
3.2 胶粘剂分类方法
• 3.2.1 属性与分类 • 按属性进行分类 • 主要属性:结构、性能和用途. • 标准命名:化学类型+用途 • 结结构胶接——使被粘物在屈服点前承
受应力的粘接，因此能充分发挥被粘物 强度的优点
3.2.2 主体材料化学结构
4. 功能性胶粘剂制备及应用 Preparation of functional adhesive
高强 /High performance adhesive 导电 /Electro-conductive adhesive and sealant 绝缘 /insulation adhesive / 吸波 /micro-wave absorbent adhesive / 导热 /Thermal -conductive adhesive and sealant 医用 /Medical Application
北京化工大学是教育部直属的全国重点大学之一，是国家“211工程”建设的重 点院校，现有化学工程与技术国家重点一级学科和材料学、化工过程机械国家 重点学科，四个北京市重点学科，三个博士后流动站，一级学科博士授权点3个 ，二级学科博士授权点17个。建有 1 个国家级工程技术研究中心、 1 个国家重 点实验室、 4 个省部级重点实验室、 6 个部级工程技术中心；还建有化学工程 与技术研究所等 23 个校级研究所；超重力工程技术中心等 15 个校级工程技术 中心。在化工新材料、精细化工、生物化工和日用化工等领域已形成系列技术 和多种产品。材料科学与工程学院包括八系一所和材料分析与评价中心。材料 学科为国家重点学科；高分子化学与物理北京市重点学科；高分子材料科学与
本义:粘性物质,用动物的皮角或树脂制成 Adhesive,glue,gum,cement,binder 粘：nian(形), zhan（动）
3.1.1 胶接及胶粘剂概念
胶接技术:胶接亦称为粘接、胶粘、胶合、粘合等，是指将 同质或异质物体表面用胶粘剂连接在一起的一种技术。
胶粘剂(adhesive) 定义: 通过界面(表面)层分子（原子）间相互作用，把两个固体 材料表面连接在一起的物质或材料称为胶粘剂。也称粘合剂， 粘接剂，或俗称胶，胶水。 胶接接头具有应力分布连续、重量轻、工艺温度低、可密 封等特点，特别适用于不同材质、不同厚度、超薄规格和复杂 构件的连接，因此胶接技术作为三大连接方法（机械连接、焊 接和胶接）之一，已广泛地应用于国民经济的各个领域。
1.3.3 按照性能分类 橡胶 塑料 纤维
功能高分子
结构材料
和功能材料
1.3.4 按照高分子主链的元素组成分类 碳链高分子、杂链高分子、元素有机高分子
主链只有C、H
聚乙烯、聚丁二烯
主链有C、H，还有N、O、S等
聚酯、聚酰胺 主链没有C，有Si、B、Al、O、N、S、P等
硅橡胶
1.3.5 按照制备高分子化合物的聚合反应分类 加聚物、缩聚物
contact / 接触 (two parts,环氧＼丙烯酸酯＼聚氨酯) moisture / 湿固化（有机硅＼ＰＵ＼ＳＰＵ） anaerobic / 厌氧集（丙烯酸酯） microwave / 微波（环氧树脂） UV / 光固化（丙烯酸酯和环氧） instant solidification / 瞬干（氰基丙烯酸酯） heat curing/热固化（所有类型）
博士、教授， 博士生导师 博士、教授 博士、副教授 博士、副教授
研究生：30
1.2.1个人简历
工作经历：
获博士 学位
1993.7
晋升为 研究员
1998.9
引进到 北化
姓名：张军营 博士后，教授，博士导师
黑龙江省石油化学所工作
北京化工大学材料学院
“胶接材料与原位固化研究室”，任主任 国防新材料重点试验室 副主任
1.1 基本概念 1.2 聚合反应的分类 1.3 聚合物的分类 1.4 聚合物的命名
1.1 高分子基本概念
化学反应
单体
聚合反应
高分子 化合物
化学反应
1、单体 （monomers）
能够形成高分子化合物的小分子化合物。
小分子与大分子 化学：研究原子相互组合规律及组成和性质的一门学问 小分子：由原子数目相对较少组成，相对结构简单 中分子：分子量在几百-上千 高分子：组成原子个数较多，结构层次复杂 高分子可由小分子通过化学反应形成
加聚反应 （addition polymerization)
数目众多的含不饱和键的单体进行的连续、多步的 加成反应，无小分子产生，加聚物多为碳链。
1929年，由Carothers提出
1.3 聚合物的分类
1.3.1 按照来源分类 天然高分子和合成高分子
来源于自然界 来源于人工合成
天然无机高分子 云母、石棉、石墨
3.2.3 固化（干燥）形式
类型
固化机理
举例
溶(乳)液(剂) 型胶粘剂
靠溶剂（或水）的挥发， 由液体逐步变为固体
白乳胶、氯丁胶、天然橡胶、丁苯、丁基胶粘 剂等，聚氯乙烯胶粘剂、糨糊，丙烯酸外墙涂 料、苯丙乳液、硝基漆、醇酸漆、氯磺化聚乙 烯等。涂料点比重大，胶粘剂较少采用。
常州常牵 2009年3月4日
胶接材料基本原理 （培训讲义）
张军营 教授
北京化工大学 材料科学与工程学院
内容： 1、化工大学和胶接材料与原位国有化研究室 简介 2、高分子基础 3、胶接基本原理 4、复合材料成型基础
一、化工大学和胶接材料与原位国有化研究室 Introduction）
1.1 化工大学简介(BUCT，Beijing University of Chemical Technology)