胶粘剂优秀课件
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剪切力 拉伸力
剥离力
不均匀扯离力
第三章 胶粘剂
接头形式选择原则
❖ 胶层承受剪切力和拉伸力， 避免剥离力和不均匀扯离力。
❖ 增加粘结面积 ❖ 防止层间剥离 ❖ 避免应力集中 ❖ 胶层均匀 ❖ 加工容易，方便
第三章 胶粘剂
粘结接头类型
❖粘结接头类型：型样各异，变化多端
对接接头（butt joint） 斜接接头（scarf joint） 搭接接头（lap joint） 套接接头（dowel joint)
胶粘剂优秀课件
3.1 胶粘剂的定义及特点
❖胶粘剂（黏合剂）adhesive： 定义：靠界面间作用使各种材料 牢固地粘接 在一起的物质。
❖胶粘剂的组成：
粘料
固化剂和固化促进剂
稀释剂 填料
组成
增塑剂和增韧剂
偶联剂 和其他助剂
第三章 胶粘剂
胶粘剂的分类
❖ 胶粘剂种类繁多，组分各异，有多种分类方式。
❖按物理形态分类 ❖按化学成分分类 ❖按来源分类
❖ 第二阶段：吸附力产生。作用能E如下
试中：
ER 26 4/3 (kT )28 32I
－－分子偶极矩；I－－分子电离能；R－－分子间距离
－－极化率；k－－波耳兹蔓常量；T－－热力学温度
出处：Hofrichter C H.Ind.Eng.Chem,1948,40:329
第三章 胶粘剂
结论
胶粘剂与被胶接材料 表面间的距离是产生 胶接力的必要条件
第三章 胶粘剂
按物理形态分类
➢ 水溶液型 ➢溶液型 ➢乳液（胶乳）型 ➢无溶剂型 ➢固态型 ➢膏状或糊状
按化学成分分类
➢ 无机胶粘剂 ➢ 有机胶粘剂
按来源分类
➢ 天然胶粘剂 ➢ 合成胶粘剂
胶粘剂的性能
耐温性
低污染性
轻质性
粘接无破坏性
第三章 胶粘剂
胶粘剂的应用
胶粘剂除有传统的粘接用途，还有一些新的、巧妙的应用。
前苏联：Mcbain J W.J Phys Chem，1926，30：114
第三章 胶粘剂
将被胶接材料和固化的胶粘剂层理想化为电容器，即在胶接 接头中存在双电层，胶接力主要来自双电层的静电引力。静 电引力的产生是相1电荷场相2电荷场相互作用的结果。
成功地解释了粘 附功与剥离速度 有关的实验事实
• 静电引力（<0.04MPa）对胶接强度的 贡献可忽略不计
❖粘附力（practical adhesion）：强度由被 粘物和胶粘剂的力学性能决定。
第三章 胶粘剂
胶粘剂的固化
❖ 固化：通过适当方法使胶层由液态变成固态的过程。
热熔胶的固化
按
溶液型胶的固化
固
化
乳液型胶的固化
方
增塑糊型胶粘剂的固化
式
反应型胶粘剂的固化
第三章 胶粘剂
3.2 粘结接头的设计
❖1 接头及其受力情况：相当复杂，主要机械力
度关系。 3. 解释不了对于高分子化合物极性过大，反
而胶接强度降低。 4. 解释不了水的影响。
第三章 胶粘剂
静电理论
❖ 该理论认为：在胶接接头中存在双电层，胶接 力来自双电层的静电引力。
❖ 胶接功等于电容器瞬间放电的能量，计算公式
如下：
WA
2Q2
h
WA－－胶接功；Q－－电荷表面密度； h－－放电距离；ε－－介质的介电常数
➢胶粘剂工业新的发展趋势,即向无溶
剂的胶粘剂发展。
发展纳米胶粘剂
❖纳米胶粘剂是材料领域的重要组 成部分,发展纳米胶粘剂,有可能在 席卷全球的“纳米经济”急战中, 抢夺一个技术制高点。
❖纳米胶粘剂将成为一颗耀眼的新 的科技明星。
发展多功能胶粘剂
❖当一种胶粘剂同时具有多种功能的时 候,它的应用价值往往陡增,所以多功 能胶粘剂是胶粘剂工业的发展趋势之 一。
发展军事、国防用胶粘剂
❖发展军事、国防用胶粘剂是未来 战争和防恐、反恐的需要,因此它 必定有着长足发展。
第三章 胶粘剂
相关定义
❖胶接接头（adhesive joint）：通过胶粘剂 而得到的组件。
❖被粘物（adherends）：接头中除胶粘剂外 的固体材料。
❖粘结（adhesion）：胶粘剂把被粘物所受 的载荷传递到胶接接头的现象。
第三章 胶粘剂
3.3 粘接原理
❖吸附理论 ❖静电理论 ❖扩散理论 ❖机械结合理论 ❖化学键理论
吸附理论
❖胶接作用是胶粘剂分子与被胶接物分子界面 发生吸附作用。（物理吸附和化学吸附）
❖特点： 1. 范德华力和氢键力 2. 具有热力学平衡 3. 根据胶接功可计算胶接强度 4. 润湿影响胶接强度
第三章 胶粘剂
范德华力
偶极力：极性分子间的引力，
即偶极距间的相互作用力。
Ek
2 3
u12 u22 R6 TK
式中：u1, u2 ——偶极矩
R——距离；T——绝对温度 K——波尔兹曼常数
诱导偶极力：由于受到
极性分子电场的作用而
产生的。
EDa1u12R6a2u22
式中： 化率；
ua11,,
ua22
——分子极 ——偶极矩
来自百度文库
（永久，诱导）
色散力：非极性分子 间的作用力。
EL23II11II22a1R6a2
式中I1,：I 2 I1, I 2 ——分子
电离能
在范氏力中 起主要作用
第三章 胶粘剂
吸附理论
❖ 吸附理论认为胶接过程分两个阶段
❖ 第一阶段：胶粘剂分子通过布朗运动，向胶接 物体表明移动扩散，使二者的极性基团或分子 链段互相靠近。
1
防腐蚀
2
用于军事领域
3
用作生物医用
4
防恐反恐
第三章 胶粘剂
胶粘剂发展趋势
❖发展无溶剂性胶粘剂 ❖发展纳米胶粘剂 ❖发展多功能胶粘剂 ❖发展军事、国防用胶粘剂
第三章 胶粘剂
发展无溶剂性胶粘剂
➢现行的许多胶粘剂都含有大量挥发
性很强的溶剂,这些溶剂不仅危害人 的身心健康,而且会破坏大气层中的 臭氧层。
• 无法解释用炭黑作填料的胶粘剂及导电 胶的胶接现象
• 无法解释由两种以上互溶高聚物构成的 胶接体系的胶接现象
• 不能解释温度、湿度及其它因素对剥离 实验结果的影响
第三章 胶粘剂
扩散理论
❖ 观点：胶粘剂和被粘物分子通过相互扩散而形成 牢固接头。
❖ 特点： 1.胶接强度与接触时间，胶接温度，胶接压
胶接体系内分子接触 区（界面）的稠密程 度是决定胶接强度的 主要因素
物质的极性有利于获得 高胶接强度，但过高会 妨碍湿润过程的进行
必要非充分条件
胶粘剂湿润被胶接材料的表面
产生物理吸附
H2O
高的胶接强度
第三章 胶粘剂
吸附理论
❖吸附理论的缺陷： 1. 解释不了胶粘剂与被胶粘物之间的胶接力
大于胶粘剂本身的强度。 2. 解释不了胶接强度大小与分子间的分离速
剥离力
不均匀扯离力
第三章 胶粘剂
接头形式选择原则
❖ 胶层承受剪切力和拉伸力， 避免剥离力和不均匀扯离力。
❖ 增加粘结面积 ❖ 防止层间剥离 ❖ 避免应力集中 ❖ 胶层均匀 ❖ 加工容易，方便
第三章 胶粘剂
粘结接头类型
❖粘结接头类型：型样各异，变化多端
对接接头（butt joint） 斜接接头（scarf joint） 搭接接头（lap joint） 套接接头（dowel joint)
胶粘剂优秀课件
3.1 胶粘剂的定义及特点
❖胶粘剂（黏合剂）adhesive： 定义：靠界面间作用使各种材料 牢固地粘接 在一起的物质。
❖胶粘剂的组成：
粘料
固化剂和固化促进剂
稀释剂 填料
组成
增塑剂和增韧剂
偶联剂 和其他助剂
第三章 胶粘剂
胶粘剂的分类
❖ 胶粘剂种类繁多，组分各异，有多种分类方式。
❖按物理形态分类 ❖按化学成分分类 ❖按来源分类
❖ 第二阶段：吸附力产生。作用能E如下
试中：
ER 26 4/3 (kT )28 32I
－－分子偶极矩；I－－分子电离能；R－－分子间距离
－－极化率；k－－波耳兹蔓常量；T－－热力学温度
出处：Hofrichter C H.Ind.Eng.Chem,1948,40:329
第三章 胶粘剂
结论
胶粘剂与被胶接材料 表面间的距离是产生 胶接力的必要条件
第三章 胶粘剂
按物理形态分类
➢ 水溶液型 ➢溶液型 ➢乳液（胶乳）型 ➢无溶剂型 ➢固态型 ➢膏状或糊状
按化学成分分类
➢ 无机胶粘剂 ➢ 有机胶粘剂
按来源分类
➢ 天然胶粘剂 ➢ 合成胶粘剂
胶粘剂的性能
耐温性
低污染性
轻质性
粘接无破坏性
第三章 胶粘剂
胶粘剂的应用
胶粘剂除有传统的粘接用途，还有一些新的、巧妙的应用。
前苏联：Mcbain J W.J Phys Chem，1926，30：114
第三章 胶粘剂
将被胶接材料和固化的胶粘剂层理想化为电容器，即在胶接 接头中存在双电层，胶接力主要来自双电层的静电引力。静 电引力的产生是相1电荷场相2电荷场相互作用的结果。
成功地解释了粘 附功与剥离速度 有关的实验事实
• 静电引力（<0.04MPa）对胶接强度的 贡献可忽略不计
❖粘附力（practical adhesion）：强度由被 粘物和胶粘剂的力学性能决定。
第三章 胶粘剂
胶粘剂的固化
❖ 固化：通过适当方法使胶层由液态变成固态的过程。
热熔胶的固化
按
溶液型胶的固化
固
化
乳液型胶的固化
方
增塑糊型胶粘剂的固化
式
反应型胶粘剂的固化
第三章 胶粘剂
3.2 粘结接头的设计
❖1 接头及其受力情况：相当复杂，主要机械力
度关系。 3. 解释不了对于高分子化合物极性过大，反
而胶接强度降低。 4. 解释不了水的影响。
第三章 胶粘剂
静电理论
❖ 该理论认为：在胶接接头中存在双电层，胶接 力来自双电层的静电引力。
❖ 胶接功等于电容器瞬间放电的能量，计算公式
如下：
WA
2Q2
h
WA－－胶接功；Q－－电荷表面密度； h－－放电距离；ε－－介质的介电常数
➢胶粘剂工业新的发展趋势,即向无溶
剂的胶粘剂发展。
发展纳米胶粘剂
❖纳米胶粘剂是材料领域的重要组 成部分,发展纳米胶粘剂,有可能在 席卷全球的“纳米经济”急战中, 抢夺一个技术制高点。
❖纳米胶粘剂将成为一颗耀眼的新 的科技明星。
发展多功能胶粘剂
❖当一种胶粘剂同时具有多种功能的时 候,它的应用价值往往陡增,所以多功 能胶粘剂是胶粘剂工业的发展趋势之 一。
发展军事、国防用胶粘剂
❖发展军事、国防用胶粘剂是未来 战争和防恐、反恐的需要,因此它 必定有着长足发展。
第三章 胶粘剂
相关定义
❖胶接接头（adhesive joint）：通过胶粘剂 而得到的组件。
❖被粘物（adherends）：接头中除胶粘剂外 的固体材料。
❖粘结（adhesion）：胶粘剂把被粘物所受 的载荷传递到胶接接头的现象。
第三章 胶粘剂
3.3 粘接原理
❖吸附理论 ❖静电理论 ❖扩散理论 ❖机械结合理论 ❖化学键理论
吸附理论
❖胶接作用是胶粘剂分子与被胶接物分子界面 发生吸附作用。（物理吸附和化学吸附）
❖特点： 1. 范德华力和氢键力 2. 具有热力学平衡 3. 根据胶接功可计算胶接强度 4. 润湿影响胶接强度
第三章 胶粘剂
范德华力
偶极力：极性分子间的引力，
即偶极距间的相互作用力。
Ek
2 3
u12 u22 R6 TK
式中：u1, u2 ——偶极矩
R——距离；T——绝对温度 K——波尔兹曼常数
诱导偶极力：由于受到
极性分子电场的作用而
产生的。
EDa1u12R6a2u22
式中： 化率；
ua11,,
ua22
——分子极 ——偶极矩
来自百度文库
（永久，诱导）
色散力：非极性分子 间的作用力。
EL23II11II22a1R6a2
式中I1,：I 2 I1, I 2 ——分子
电离能
在范氏力中 起主要作用
第三章 胶粘剂
吸附理论
❖ 吸附理论认为胶接过程分两个阶段
❖ 第一阶段：胶粘剂分子通过布朗运动，向胶接 物体表明移动扩散，使二者的极性基团或分子 链段互相靠近。
1
防腐蚀
2
用于军事领域
3
用作生物医用
4
防恐反恐
第三章 胶粘剂
胶粘剂发展趋势
❖发展无溶剂性胶粘剂 ❖发展纳米胶粘剂 ❖发展多功能胶粘剂 ❖发展军事、国防用胶粘剂
第三章 胶粘剂
发展无溶剂性胶粘剂
➢现行的许多胶粘剂都含有大量挥发
性很强的溶剂,这些溶剂不仅危害人 的身心健康,而且会破坏大气层中的 臭氧层。
• 无法解释用炭黑作填料的胶粘剂及导电 胶的胶接现象
• 无法解释由两种以上互溶高聚物构成的 胶接体系的胶接现象
• 不能解释温度、湿度及其它因素对剥离 实验结果的影响
第三章 胶粘剂
扩散理论
❖ 观点：胶粘剂和被粘物分子通过相互扩散而形成 牢固接头。
❖ 特点： 1.胶接强度与接触时间，胶接温度，胶接压
胶接体系内分子接触 区（界面）的稠密程 度是决定胶接强度的 主要因素
物质的极性有利于获得 高胶接强度，但过高会 妨碍湿润过程的进行
必要非充分条件
胶粘剂湿润被胶接材料的表面
产生物理吸附
H2O
高的胶接强度
第三章 胶粘剂
吸附理论
❖吸附理论的缺陷： 1. 解释不了胶粘剂与被胶粘物之间的胶接力
大于胶粘剂本身的强度。 2. 解释不了胶接强度大小与分子间的分离速