胶粘剂

第一章：绪论

1、胶粘剂又称粘接剂、胶粘剂，简称胶。是一种能够把两种同类或不同类材料紧密地结合并将应力传递到被粘物的物质。采用胶黏剂将各种材料或部件连接起来的技术称为胶接技术。

2、胶黏剂通常是由基料、固化剂、促进剂、填料、增韧剂、稀释剂、偶联剂、稳定剂、防老剂、增粘剂、增稠剂等配合而成。

a、基料又称粘料，是胶黏剂的主要成分。有天然高分子、合成高分子及无机物三大类。它决定着胶接头的主要物理、化学、力学性能。如:环氧、酚醛树脂等。

b、固化剂：是使液态基料通过化学反应，如：聚合或交联反应，转变成高分子量固体，使胶接接头具有良好的力学强度和稳定性的物质。

固化剂选用原则：固化快、质量好、用量少。

(a) 固化：液体的胶黏剂通过物理化学方法变成固体的过程。

(b) 固化方法：物理方法有溶解挥发、乳液凝聚、熔融体冷却；化学方法使胶粘剂聚合成高分子物质。

c、填料：是不参与反应的惰性物质，可提高胶接强度、耐热性、尺寸稳定性并可降低成本。其品种很多根据要求选用。

填料用量要求：

①控制胶黏剂到一定黏度；②保证填料能润湿；

③达到各种胶接性能的要求。

d、增韧剂：能提高胶黏剂的柔韧性，降低脆性，改善抗冲击性等。通常是一种单官能团或多官能团的物质，能与胶料起反应，成为固化物分子结构的一部分。

e、稀释剂：降低胶黏剂的粘度，便于施工操作。可分为参与固化反应的活性稀释剂和惰性稀释剂两种。

f、偶联剂：能与被粘物及胶黏剂反应成键的物质，可提高胶接强度

g、稳定剂：为防止胶黏剂长期受热分解或贮存时性能变化的成分。

h、增塑剂：能提高胶黏剂弹性和改进耐寒性的功能。通常为高沸点、难挥发液体或低熔点固体。

3、胶接理论：

a、机械结合理论：这是一种较早的最直观的宏观理论。认为被粘物表面的不规则性，如高低不平的峰谷或疏松孔隙结构，有利于胶黏剂的填入，固化后胶黏剂和被粘物表面发生咬合而固定。

b、吸附理论：胶接产生的黏附力主要来源于胶黏剂与被粘物之间界面上两种分子之间相互作用的结果，所有的液体——固体分子之间都存在这种作用力，这些作用力包括化学键、范德华力和氢键。根据吸附理论，胶黏剂分子中基团的极性越大，数量越多，则对极性被粘物的胶接强度就越高。

c、扩散理论：高分子材料之间的胶接是由于胶黏剂与被粘物表面分子或链段彼此之间处于不停热运动引起的相互扩散作用，使胶黏剂与被粘物之间的界面逐步消失，形成相互交织的牢固结，胶接接头的强度随时间的延长而增至最大值。

d、化学键理论：：胶接作用是由于胶黏剂与被粘物之间的化学结合力而产生的，胶黏剂能与被粘物表面的某些分子或基团形成化学键。化学键是分子中相邻两原子之间的强烈引力，一般化学键要比分子间的范德华力大一两个数量级，这种化学键的结合十分牢固。

4、粘接工艺：在粘接技术中如果要获得良好的粘接效果，首

先要求如下的三个良好条件：粘接接头的设计、胶粘剂的选用、粘接工艺的实施。

a、胶接接头：被粘物通过胶黏剂进行连接的部位。（书P18 图1-9）

常见的有：1、搭接接头:由两个被胶接部分叠合胶接在一起所形成的。

2、面接接头：两个被胶接物主表面胶接在一起所形成的接头。

3、对接接头：被胶接物的两个端面与被胶接物主表面垂直。

4、角接接头：两被胶接物主表面端部形成一定角度的接头。

接头设计的基本原则

①胶粘剂的拉伸、剪切强度较高，设计接头尽量承受拉伸和剪切负载。板材搭接承受剪切负载的是比较理想的。

②保证粘接面上应力分布均匀，尽量避免剥离和劈裂负载。剥离和劈裂破坏通常是从胶层边缘开始，在边缘处采取局部加强或改变胶缝位置的设计都是切实可行的。最理想的办法是局部加强。

③在允许的范围内，尽量增加粘接面的宽度(搭接)。增加宽度能不增大应力集中系数的情况下增大粘接面积，提高接头的承载力。

④木材或层压制品的粘接要防止层间剥离。

⑤在承受较大作用力情况下，采用混合连接。

⑥美观，利于加工。

b、表面处理作用：去污及疏松质层；提高表面能；增加表面积。

表面清洗：除去油垢和灰尘等。金属粘接件常带有油层和污垢。

机械处理：喷砂、钢丝刷、砂纸打磨，对黏度高的胶黏剂有一定程度不适合。化学处理：强度要求高的情况，或者难粘的材料。

1）金属表面常用化学法（酸蚀去锈、铬酸氧化等）处理；重要的铝质结构件的被粘表面，需用阳极氧化法处理；

2）氟塑料等难粘材料表面，可采用化学溶液侵蚀法、辐射接

枝、等离子法处理、火焰处理等。

c、影响粘接强度的因素：胶粘剂分子结构及粘接条件

胶粘剂分子如果可以与被粘物质形成化学键或氢键会提高粘接强度；胶粘剂分子若能向被粘物扩散也可以提高粘接强度。

提高温度，粘接物表面适度的粗糙度有利于提高粘接强度；粘附层不宜过厚，否则易产生缺陷和裂纹；被粘物与胶粘剂的热膨胀系数不宜过大，否则易产生较大的内应力。

5、被粘物材料的性质特点

（1）金属：表面氧化膜处理后，容易胶接；线膨胀系数相

差大；胶接部位因水作用易产生电化学腐蚀。

（2）橡胶、塑料：极性越大，胶接效果越好。表面往往有

脱模剂或其它游离出的助剂，妨碍胶接效果。

（3）木材：属多孔材料，易吸潮，引起尺寸变化，可能因

此产生应力集中。抛光比表面粗糙的木材胶接性能好。

（4）玻璃：微观表面是凹凸不平，胶粘剂湿润性要好；sio-

表面层易吸附水；玻璃极性强，极性胶粘剂易与表面发生

氢键结合，形成牢固粘接。玻璃易脆裂而且又透明。

6、选择胶粘剂的因素

（1）被粘物材料的种类、性质、大小和硬度；

（2）被粘物的形状结构和工艺条件（致密/多孔，新/旧表面，形状复杂）；

（3）胶接件使用环境（承受的负荷和形式，温湿度，酸碱，光照，气体，耐久性）；一般热固性胶黏剂强度较高。

（4）特殊要求如导电、导热、耐高温和耐低温；

（5）成本（低档/尖端产品，强度件/功能件，机械化）

7、胶结破坏：①被粘物破坏：粘接强度大于被粘物强度；

②内聚破坏：胶黏剂层破坏，胶粘内聚能低；

③界面破坏（粘附破坏）：被粘物与胶粘剂的界面（胶粘界面完整脱离），粘接强度决定于粘附力；

④混合破坏：既有内聚破坏又有界面破坏。（P19 图）

思考题：

1. 胶黏剂的固化或硬化方式。