胶粘剂知识培训

❖ 使用温度-40-150ºC适用于钢窗,铝门 窗与玻璃粘贴密封;以及保温,隔热等箱 体接缝的密封使用.
❖ 使用温度-40-90ºC适用于钢窗,铝及建 筑方面的密封补漏.门窗与玻璃粘贴密 封;以及屋顶楼层裂纹
随着科学技术的发展,目前不同行业对胶 黏剂及粘接技术的要求越来越高。2012年 世 界 胶 黏 剂 总 需 求 量 为 1700 万 吨 ， 预 测 2020年将达2500万吨。
总结
胶接过程是一个复杂的过程，以上几种 胶接理论即有实验事实作依据，又都存在有 局限性。
胶接效果是主价力、次价力、静电引力和 机械作用力等综合作用的结果。
8.3.1.聚合物分子结构与胶粘强度
高聚物分子的化学结构，以及聚集态都强
烈地影响胶接强度，研究胶粘剂基料的分子 结构，对设计、合成和选用胶粘剂都十分重
机械连接力和摩擦力有关。
缺点： 对非多孔材料黏结无法解释。
总结
胶接过程是一个复杂的过程，以上几种 胶接理论即有实验事实作依据，又都存在有 局限性。
胶接效果是主价力、次价力、静电引力和 机械作用力等综合作用的结果。
概述
胶接（粘合、粘接、胶结、胶粘）是指 同质或异质物体表面用胶粘剂连接在一起的 技术，具有应力分布连续，重量轻，可密封， 多数工艺温度低等特点。
两千年前的秦 朝用糯米浆与石灰 作砂浆粘合长城的 基石，使万里长城 成为中华民族伟大 文明的象征之一。
秦俑博物馆中出土的大型彩绘铜车马的制造
中，用了磷酸盐无机胶黏剂。
❖ 东汉时期用糯米浆糊制成棺木密封胶，配 以防腐剂，使马王堆古尸出土时肌肉及关 节仍有弹性,足见中国胶接技术之高超。
❖ 到上世纪初，合成酚醛树脂的发明，开创 了胶黏剂的现代发展史。目前，与三大合 成高分子材料的产量比较，胶黏剂只占第 五位，但年增长速度则居第一位。
8.2.2 化学键理论
化学键理论认为粘合剂与被粘合物之间除存 在范德华力外，有时还可形成化学键。化学键 的键能比分子间的作用大的多，对提高胶接强 度和改善耐久性都具有重要意义。 优点：
对胶接现象可以部分解释。 缺点：
无法解释不发生化学反应的胶接现象。
8.2.3 弱电层理论
当液体胶黏剂不能很好的润湿被粘体表面时， 空气泡留在空隙中而形成弱区。
③聚合物分子量和分子量分布的影响
聚合物的分子量对聚合物一系列性能 起决定性的作用，这对粘合剂的胶接性能 的影响也不例外。
④高聚物主链的刚性或柔性影响胶粘性
胶粘剂分子链的柔性较大，流动性足以 与这凹凸不平的表面贴紧接触，发挥增大胶 接表面积的作用，即相应提高胶粘能力。
⑤聚合物侧链化学结构的影响
侧链极性 侧链基团体积的大小 侧链长短
填充于两个物件之间将其连接在一起并具
有足够强度的一类物质称为胶黏剂、粘合剂， 简称为胶。
8.1.2 胶粘剂的组成
胶粘通常是多组分的复配物，因为它除 起基本粘接作用外，有时还要满足特定的物 理化学特性，所以胶粘剂配方还需加入其他 辅助组分以达到胶粘的性能要求。
1. 基料 /粘结料
2. 填料
3. 溶剂或稀释剂
三乙烯四胺 按公式计算
作用
基料 填料 溶剂或稀释剂 增塑剂
固化剂
8.2 胶粘理论
胶接过程
①胶粘剂对被粘物表面的润湿
②胶粘剂分子向被粘物体表面移动、扩 散和渗透
③胶粘剂与被粘材料形成物理、化学和 机械结合的粘合力
8.2.1 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
胶粘剂知识培训
概述
胶接（粘合、粘接、胶结、胶粘）是指 同质或异质物体表面用胶粘剂连接在一起的 技术，具有应力分布连续，重量轻，可密封， 多数工艺温度低等特点。
填充于两个物件之间将其连接在一起并具
有足够强度的一类物质称为胶黏剂、粘合剂， 简称为胶。
胶粘剂又称为胶接剂、粘接（黏结）剂。
除焊、钉、铆、镙、嵌接之外，凡能使
⑥聚合物的交联及交联度影响
在胶接系统中，交联剂的用量有最佳值， 往往胶粘剂本身交联达到最佳物理机械性能 时，并不一定是胶接强度的最佳值。随交联 剂用量增多，胶接系统的胶结强度同高聚物 本身物理机械性能变化一样，也出现最大值。 只是交联剂最佳用量值与高聚物本身所需的 不同。所以在使用交联剂和选用交联反应条 件（如温度）应由最佳胶结强度又不影响内 聚能破坏时的交联剂用量及反应条件来确定。
两物体通过粘接作用连接在一起，并能满足
一定物理、化学性能要求的物质称胶粘剂
或粘合剂。
被粘物
胶层
粘接接头
粘合剂是一种靠界面作用（化学力、物 理力），把各种材料（纸、布、皮革、木、 金属、玻璃、橡皮或塑料等）牢固地粘结在 一起的物质，也称胶接剂或胶粘剂，简称胶。
如粘纸用的浆糊，粘金属用的环氧胶，补车带的氯 丁胶等。
5、按固化方式
✓ 溶剂挥发型： PVAc、丁苯橡胶 ✓ 反应固化型：室温或加热反应后固化，
酚醛、环氧等。 ✓ 热熔冷硬化：将固体胶粘剂加热熔融后粘
结，冷却固化。EVA热熔胶。 ✓ 压敏粘接：压敏胶带 ✓ 辐射固化：紫外光固化胶
8.1.2 胶粘剂的组成
胶粘通常是多组分的复配物，因为它除 起基本粘接作用外，有时还要满足特定的物 理化学特性，所以胶粘剂配方还需加入其他 辅助组分以达到胶粘的性能要求。
偶联剂
常用偶联剂：有机聚硅氧烷偶联剂。
偶联剂
偶联剂作用机理： 分子同时具有极性和非极性部分，同时与极
性和非极性物质产生结合力，增加粘接材料与胶 粘剂之间的粘接力、提高耐水、耐热等性能。
环氧树脂胶粘剂 （万能胶）
试剂
用量,g
A组分
E51环氧树脂
10
石英粉
0.2
乙二醇单丁醚
适量
邻苯二甲酸二丁酯
1
B组分
所含杂质溶于熔融态胶黏剂，不溶于固化后 的胶黏剂，产生新相，产生弱电层。
8.2.4 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：
Fra Baidu bibliotek1.胶接强度与接触时间，胶接温度，胶接压 力，胶层厚度有关系。
2.胶粘剂分子量高不利扩散。 3.分子链的柔韧性增加，侧基减少，有利分 子扩散，强度也有增加。 缺点：不能解释高聚物以外的胶粘现象。
⑦聚合物基料的结晶影响胶接
结晶作用对于聚合物粘接性能有密切关系， 尤其是在玻璃化温度到熔点之间的温度区间内 有很大影响。结晶性对粘接性能的影响决定于 其结晶度、晶体大小及结构。
⑧聚合物胶粘基料与被粘物的相容性
聚合物在高弹态下，扩散因素对胶粘起 重要作用，在无化学反应条件时，还可能起 决定性作用。
非结构胶粘剂－适用于非受力结构胶接的胶粘剂。 如热塑性树脂、合成橡胶胶粘剂等
4、按胶的形态 ✓ 溶液型：酚醛、环氧胶等 ✓ 乳液型：白乳胶、丁苯胶乳 ✓ 膏状、糊状型：密封胶 ✓ 固体型（粉状、粒状、块状）：热熔胶 ✓ 膜状、带状型：不干胶
水溶液型、溶液型、乳液（胶乳）型、 无溶剂型、固态型、膏状或糊状。
我 国 目 前 已 有 1200 多 家 企 业 ， 品 种 牌 号 3000多个，胶黏剂生产能力300万ｔ。其 中产量最大的仍然是三醛胶(酚醛、脲醛和 三聚氰胺甲醛)和乳液型胶，二者分别占总 产量的45.2%和29.2%。
从市场应用看，建筑业用量最大，约占 总胶量51.8%，其次是纸包装业，约占总 胶量的12.6%，第三是制鞋业，约占9.0%。
8.2.5 静电理论
该理论认为：将被胶接材料和固化的胶粘剂 层理想化为电容器，在胶接接头中存在双电 层，胶接力来自双电层的静电引力。
特点
成功地解释了粘附功与剥离速度有关的实验 事实
8.2.6 机械结合理论
该理论认为，粘合剂浸透到被粘物表面的 空隙中，固化后就象许多小钩和椎头似地把 粘合剂和被粘物发生纯机械咬和与镶嵌，这 种细微的机械结合对多孔性表面更为显著 。 特点：
例如：环氧树脂的固化剂。 固化剂是促使粘结料进行化学反应，加快胶粘剂固 化产生胶结强度的一种物质，常用的有胺类或酸酐 类固化剂等。
增塑剂
凡添加到聚合物体系中，能使聚合物体 系增加塑性的物质可称之为增塑剂。
增韧剂
作用 ✓改进胶粘剂的脆性 ✓提高胶层抗冲击强度和伸长率 ✓提高柔韧性和耐低温性等
常用增韧剂：聚酰胺树脂、不饱和聚酯树脂等。
胶粘剂常用填料
3、溶剂或稀释剂
稀释剂也称溶剂，主要对胶粘剂起稀释分散、降低粘 度的作用，使其便于施工，并能增加胶粘剂与被胶粘 材料的浸润能力，以及延长胶粘剂的使用寿命。
作用 调节胶粘剂的粘度、便于施工、延长使用期 提高胶的流平性 增加胶的润湿性和渗透力、避免胶层厚薄不
均
4、助剂
✓固化剂----直接参与化学反应，使低分子量聚 合物或线形聚合物交联反应固化成网状体型结构， 成为不溶不熔胶层的物质。
8.3.3.内应力、温度与压力对胶粘强度的影响
①胶接体系的内应力
胶粘剂配方及其胶接工艺产生内应力 热应力的影响。热应力是温度变化时，被粘体和 胶粘层受热后，其线性膨胀系数之差别所引起的应 力 ②温度对胶粘及其强度的影响 温度在胶接过程影响化学键的生成、交联反应的 进行；温度也影响胶粘剂及其增塑剂、增粘剂等分 子助剂的扩散和润湿；温度还关系到内应力的增加 或减少以及聚合物松弛、蠕变过程。以上各方面无 不对胶接体系的强度和耐久性有影响。
4. 助剂
胶粘理论
胶接过程
①胶粘剂对被粘物表面的润湿
②胶粘剂分子向被粘物体表面移动、扩 散和渗透
③胶粘剂与被粘材料形成物理、化学和 机械结合的粘合力
8.3 影响胶粘及其强度的因素
胶接破坏时出现三种不同情况： ①界面破坏：胶粘剂层全部与粘体表面分 开（胶粘界面完整脱离）； ②内聚力破坏：破坏发生在胶粘剂或被粘 体本身，而不在胶粘界面间； ③混合破坏：被粘物和胶粘剂层本身都有 部分破坏。
③压力影响胶接强度
压力与胶结强度的关系较复杂，增大 对聚合物的压力，如能增大塑性流动的话， 则可增加接触。但有的聚合物在高压下发 生机械玻璃化，反而阻碍流变过程的发展， 因而可能因压力增大，接触减少，胶结强 度下降。
8.4 影响胶接制件使用寿命的因素
1. 基料 /粘结料
2. 填料
3. 溶剂或稀释剂
4. 助剂
1、基料/粘结料
定义：起粘结作用并赋予机械强度的主要成分。
种类：合成或天然树脂、合成橡胶、无机物等。
聚合物的分子量和分子量分布、流变性、极性、 结晶性等影响胶粘剂的胶接强度。
2、填料
作用： ✓ 降低热膨胀系数和固化收缩率，提高胶层形状
的稳定性 ✓ 提高内聚力、冲击韧性和耐热性 ✓ 改善胶粘剂的流动性和调节粘度
8.3.2.胶粘表面对胶接的影响（P349）
表面处理的方法归纳起来有两类：第
一类为被粘物表面清洁去污、打毛，使胶 接面粗糙，清除灰尘，用溶剂脱除污染油 酯，干燥去除水分，酸蚀除去氧化膜等。 第二类方法是对被粘体表面进行化学处理， 表面活化是以增加被粘表面上能与胶粘剂 起化学反应的相应基团，来强化界面间的 化学反应以增加化学键合；有时表面氧化 或预涂以阻慢（止）胶粘剂与被粘物之间 有害反应。
动物胶 植物胶 矿物胶
热塑性树脂 热固性树脂
2、按用途
通用胶－ 金属、塑料、织物、纸品、制鞋、木
工、建筑、汽车、飞机、电子原件等 用胶。
特种胶－ 导电胶、导磁胶、耐高温胶、减振
胶、半导体胶、牙科用胶、外科用 胶等。
3、按胶接强度
结构胶粘剂－ 用于受力结构件的连接、能够长期承 受规定应力和环境作用的胶粘剂。环 氧树脂、酚醛树脂、用于飞机结构部 件粘接的环氧－丁腈型胶粘剂。
木材胶黏剂用量日益扩大增多，全世界木 材胶黏剂产量占胶黏剂总产量的3/4，如美 国约60%的合成胶黏剂用于木材加工业， 俄 罗 斯 为 79% ， 日 本 为 75% ， 在 我 国 60%～70%的胶黏剂也用于木材加工业。
8.1.1 胶粘剂的分类
1、按化学组成
合成胶 有机胶
天然胶 无机胶
合成树脂型 合成橡胶型 复合型
要。
①高聚物含有反应性基团对胶粘及其强度的影响
聚合物粘料与被粘物通过离子键、共价键或 螯合键结合具有很大作用力，从而在合成聚合 物时希望引入具有反应能力的基团，或者在胶 粘剂配方中加入一些能与界面反应的助剂（如 偶联剂）。
②高聚物极性对粘接强度影响
就一些不容易发生反应的极性基团， 通过范德华引力和生成氢键，既可以增 加聚合物基料本身的内聚力，也可以与 被胶粘的极性表面在充分润湿条件下产 生很强的作用力。