第3章 胶粘剂

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
桥,跨度38M
用环氧树脂胶粘接的混凝土预制件建造的澳大利亚悉尼歌剧院
7
一、胶粘剂的分类
1、按化学结构分类
皮胶
骨胶
2、按用途分类
(1)结构胶粘剂:用于受力结构件胶接,并能长 期承受较大动、静负荷的胶粘剂。
(2)非结构胶粘剂:适用于非受力结构件胶接。
(3)特种胶粘剂:某些特殊场合应用的胶粘剂,用 以提供独特的性能,如导电、导磁胶粘剂及医用胶
物理固化 例如溶剂挥发、乳液凝聚、熔融体冷却 化学固化 使胶粘剂分子交联成体型结构的固体而固化 辐射固化
3.2 聚醋酸乙烯酯胶粘剂
聚醋酸乙烯酯是醋酸乙烯的聚合物。
ห้องสมุดไป่ตู้特性:
通过自由基反应机理进行聚合,引发剂为:有机过 氧化物(过氧化苯甲酰)或无机过酸盐(如过硫 酸钾、过硫酸铵); 聚合方法有:本体聚合、溶液聚合和乳液聚合,乳 液聚合产量最大;聚醋酸乙烯无臭、无味、无毒; 聚醋酸乙烯可以配制成乳液胶粘剂、溶液胶粘剂、 热熔胶粘剂及醋酸乙烯共聚物胶粘剂。
交联密度比较高,能耐较高的温度,耐热性和耐介质性优于环 氧树脂粘合剂。
3.6 聚氨酯胶粘剂


以多异氰酸酯和聚氨基甲酸酯为主体的胶粘剂通称为聚 氨酯胶粘剂。 聚氨酯指具有氨基甲酸酯链的聚合物,一般由多异氰酸 酯与含羟基化合物或多元醇反应制得。
常用的多异氰酸酯有甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯甲烷4,4′-二异氰酸酯(MDI)、六亚甲基-1,6-二异氰酸酯(HDI)等。 常用的含羟基化合物有端羟基聚酯(如聚己二酸乙二醇酯、 聚己二酸1,4一丁二醇酯等)、端羟基聚醚等。
3.3 环氧树脂胶粘剂
环氧树脂胶粘剂是以环氧树脂为基材,另加固化剂、 增韧剂、稀释剂和填充剂等组成。
1、环氧树脂 2、固化剂 3、稀释剂 非活性稀释剂:丙酮、甲苯、二甲苯等 活性稀释剂:环氧氯丙烷、环氧丙烷丙烯醚、环氧丙烷正丁 基醚、环氧丙烷苯基醚、二缩水甘油醚、甘油环氧树脂等。 4、填料 5、偶联剂
多年前就会用生漆做胶粘剂和涂料制造器具;3000
年前的周朝已用动物胶作木船的填缝密封胶。
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 酸盐无机胶粘剂。

公元前200年东汉时期用糯米浆糊制成棺木密封胶,配以防
聚醋酸乙烯乳液胶粘剂: 是合成树脂乳液胶粘剂中生产最早、产量最大的品种。 大部分聚醋酸乙烯胶粘剂是以乳液的形式使用。
合成方法:
在水介质中,以聚乙烯醇(PVA)做保护胶体,乳 化剂(阴离子或非离子表面活性剂),pH值调节剂(如 磷酸盐、碳酸盐、醋酸盐等),引发剂,醋酸乙烯单体, 反应过程如图:
优点:①乳液聚合物的分子量可以很高,因此机械强 度很好;②与同浓度溶剂胶粘剂相比,粘度低,使用 方便;③以水为分散介质,成本低、无毒、不燃。 适宜于胶接多孔性、易吸水的材料。固化过程:胶 接之后由于乳液中的水渗透或扩散到多孔性材料中, 并逐渐挥发而使乳液的浓度不断增大,由于表面张 力的作用使聚合物析出。使用乳液胶粘剂时环境温 度不能低于最低成膜温度。不含增塑剂的聚醋酸乙 烯酯乳胶的最低成膜温度为20℃,增塑剂能降低成 膜温度。使用聚醋酸乙烯酯乳液胶常遇到的主要问 题是耐水性不够。
甲苯二异氰酸酯(TDI)
由端羟基聚酯(或聚醚)与不同比例的多异氰酸酯反应 得到聚氨酯预聚体。其反应式为:
氨酯预聚体(I)和预聚体(Ⅱ)可作为单体组分胶粘剂, 亦可配合使用或者用交联剂交联成为多组分胶粘剂。
聚氨酯胶粘剂分为三种类型:
(1)多异氰酸酯胶粘剂:由多异氰酸酯单体或低分子
衍生物组成的胶粘剂,与橡胶混合溶解于适当的有
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,开创了胶粘剂的现代 发展史。(1907年贝克兰德(Baekeland)) 目前,胶粘剂的应用已渗入到国民经济中的各个部门,成

为工业生产中不可缺少的技术,在高技术领域中的应用也十
分广泛。如据报导:国外在生产一辆汽车中要使用5~10kg
①拉应力:外力与胶接面垂直,且均匀分布于整个胶接面。 ② 剪切力:外力与胶接面平行,且均匀分布于胶接面上。 ③剥离力:外力与胶接面成一定角度,并集中分布在胶接 面的某一线上。 ④ 劈裂力(不均匀扯离力):外力垂直于胶接面,但不均 匀分布在整个胶接面上。
3、胶粘剂的粘接理论 (1)吸附理论 (2)机械结合理论 (3)静电理论 (4)扩散理论 (5)化学键理论
6、改性剂
3.4 丙烯酸胶粘剂
丙烯酸胶粘剂是指以丙烯酸、甲基丙烯酸及其酯类为主体 的聚合物或共聚物所配制成的胶粘剂。 其形态有乳液、溶液、悬浮液及热熔性固体等。 丙烯酸胶粘剂的特点是:成膜性好,能在室温下快速固化, 使用方便,粘接强度高,耐一般酸碱介质,耐老化性优良, 适用于多种材料的粘接。
一、聚合反应:
胶粘剂;一架波音飞机的粘接面积达到2400m2 ;一架宇航 飞机需要粘接30000块陶瓷片。
内饰装配粘接: 顶棚,车门内护板, 地毯,挡风玻璃等。
汽车结构件粘接:
发动机中罩与前后加强
梁,通常用改性环氧树
脂胶粘剂
粘接使用的部件由原来机
内装饰、非结构件、发展
到结构件、受力件,甚至 整个机体。
用环氧树脂胶粘接的人行木
4、按固化方式分类
(1)介质挥发型包括: 水溶液型,乳液型,溶液型。 (2)聚合反应型: 分为加固化剂型,热固型。 (3)热熔冷固型:
(4)压敏型:
(5)光敏型:
二、胶粘剂的组成
基料 稀释剂 填料
固化剂和固化促进剂
组成
增塑剂和增韧剂 偶联剂 和其他助剂
1、基料:是构成胶粘剂的主要成分。常用基 料:天然聚合物、合成聚合物和无机化合物。 2、固化剂 作用:使低分子化合物变成高分子化合物;或 使线形高聚物变成体形高聚物。不同树脂选用 不同固化剂。注意:用量的控制。 3、填料 目的:为了改善胶粘剂的某些性质,如提高弹 性模量、冲击韧性和耐热性,降低线膨胀系数 和收缩率,降低成本等。常用:金属粉末、金 属氧化物、矿物粉末和纤维等。 4、稀释剂:能降低胶粘剂粘度的易流动液体。 分为:活性和非活性稀释剂两类。
3.5 三醛胶
三醛胶系指酚醛树脂、脲醛树脂与聚氰胺甲 醛树脂等胶粘剂,主要用于木材加工行业。 一、合成原理 三醛胶的合成均为酚类、脲等富电子亲核体 与甲醛(或糠醛)发生分子间脱水形成:
二、酚醛树脂胶粘剂
1 2
耐热性 价廉
特点
性能较脆
金属 塑料 木材 应用
3
缺点
酚醛树脂做胶粘剂时一般选用热固性甲阶树脂,根据制备与使用 目的可制成水溶性酚醛树脂胶粘剂、醇溶性酚醛树脂胶粘剂等。 酚醛树脂粘合剂粘接强度较大,这是由于粘合剂结构中含有较 多羟基、羟甲基和醚键等极性粘附性强的基团。由于它固化后
四、粘接工艺
1、 胶粘剂的选择
(1)根据被粘物的表面性状选择 (2)根据胶接接头的使用场合选择
(3)根据胶接的成本来合理选择
2、粘接工艺步骤
(l)表面处理 表面处理的基本原则如下: ①设法提高表面能;②增加粘接的表面积; ③除 去粘接表面上的污物及疏松层。 表面处理方法主要有:①溶剂及超声波清洗法; ②机械处理法;③化学处理法等。 (2)胶粘剂的涂布 生产上最常用的是刷涂法,此外还有辊涂法和喷 涂法等。热熔胶的涂布可采用热熔枪。 (3)胶粘剂的固化
粘剂等。
3、按物理形态分类
水基型:基料分散于水中形成水溶液或乳液,水挥
发而固化。
溶液型:基料在可挥发溶剂中配成一定粘度的溶液, 靠溶剂挥发而固化。 膏状和糊状:基料在可挥发溶剂中配成高粘度的胶 粘剂,用于密封和嵌缝。
固体型:把热塑性合成树脂制成粒状或块状,加热
熔融,冷却时固化。 膜状:将胶粘剂涂于基材上,呈薄膜状胶带。
CH3 xCH2 CHCO2R y CH2 C COCH3
2
zCH2
CH CO2H
CH3 CH2 CH CO2R x CH2 C CH2 CH CO2H y COCH 3 2 z
二、溶液型丙烯酸系胶粘剂 ,又称第一代丙烯酸酯 类胶粘剂。分为两种类型:一种是将聚合物溶解于 适当的溶剂中,制成一定粘度的聚合物溶液胶;另 一种是以(甲基)丙烯酸酯为主的单体进行溶液聚 合的方法制得的胶。其特点是具有透明性,可用于 有机玻璃之间以及有机玻璃与金属材料之间的粘接。 如BS-3胶粘剂。
进行接枝聚合而成。 为双组分胶,主剂和底胶或双主剂型两种。
主剂和底胶型: 主剂:丙烯酸酯单体、弹性体,引发体系中的还原剂
和稳定剂组成;底胶:引发体系中的氧化剂。
双主剂型:是在丙烯酸酯单体、弹性体和稳定剂的组分
中,一个主剂加入引发体系中的氧化剂过氧化物,另一 主剂中加入促进剂。
特点:①室温固化快;②使用时,双组分胶剂 不需称量混合,使用方便,③能粘接金属和非 金属材料,甚至表面有油污的材料也可粘接;
三、乳液型丙烯酸系胶粘剂 包括单体、水、引发剂(过氧化物或氧化还原体 系)、乳化剂、缓冲剂和保护胶体(聚乙烯醇、 甲基纤维素)等。
四、反应型丙烯酸系胶粘剂

反应性丙烯酸酯液体胶粘剂(改性丙烯酸胶粘剂或第二 代丙烯酸酯胶粘剂SGA,或AB胶):是由(甲基)丙烯酸 酯和弹性体配合,采用活性大的氧化-还原引发剂体系
含水量小于0.5% 酸性物质稳定剂(二氧化硫,用量约为60mg/kg) 阻聚剂(对苯二酚,用量为100~500mg/kg) 增稠剂
应用:可用于胶接金属、玻璃、陶瓷、宝石、有机玻 璃、硫化橡皮、硬质塑料等多种材料。例如KH-501和 KH-502常用于胶接仪器、仪表,制作工艺品,定位, 机器的修复等方面;504和661常用于止血、粘合皮肤、 连接血管、骨骼等方面。 使用方法:应先将胶粘剂涂于经过处理的被粘物表面 上,涂胶量以4~6mg/cm2为宜,在空气中晾置5s至 几分钟,然后叠合在一起并加以接触压力。几分钟之 内就可以粘住,24~48h内可以达到最高强度。如果胶 接之后在70~100℃进行后处理,强度还能显著提高。 溶解性: 聚氰基丙烯酸酯类能溶于一些有机溶剂,如 二甲基甲酰胺、硝基甲烷、丙酮、甲乙酮等溶剂中。 所以胶接接头不能与这些溶剂接触。相反,如果胶接 得不合适时,可用这些溶剂把胶去除。
④粘接强度高,抗冲击性和剥离强度高。主要
用于钢、铜、铝、玻璃、硬质 PVC 、 ABS 塑料、
有机玻璃等金属和非金属的粘接。
五、α—氰基丙烯酸酯胶粘剂
俗称快干胶或瞬干胶。
H2C CN COOR
α—氰基丙烯酸酯
C
由于强吸电子的氰基和酯基的存在,这类单体很 容易在水或弱碱的催化作用下进行阴离子型聚合,成 为一类快速固化的胶粘剂。 α—氰基丙烯酸酯的酯基 碳链越长,其固化产物的韧性和耐水性越好,但胶接 强度也越差。 通用品种以α-氰基丙烯酸乙酯为主,医用品种有 α-氰基丙烯酸丁酯和α—氰基异辛酯。
机溶剂中便可用于橡胶-金属、橡胶-纤维及塑料、皮 革等材料的粘接。这类胶粘剂可常温或高温固化, 固化原理是多异氰酸酯与被粘物表面之间的化学反 应或物理结合。如异氰酸酯与金属表面的羟基发生
三、胶接的基本原理 1、胶接界面
l,9被粘物;
2,8被粘物的表面层; 3,7胶粘剂与被粘物的 界面; 4,6受界面影响的胶粘 剂层; 5胶粘剂
胶接界面结构示意图
2. 胶接接头

胶接接头:被胶接材料通过胶粘剂进行连接的部位。
胶接接头的形式很多。从接头的使用功能、受力情况
出发,有以下几种基本形式。
(1)搭接接头(lap joint): 由两个被胶接部分的叠合, 胶接在一起所形成的接头 (2) 面接接头(surface joint)
第三章 胶粘剂
3.1 概述

胶粘剂(Adhesive)又称粘合剂,是指通过 界面的粘附作用将两固体材料连接在一体的 物质,是物体与物体粘接成为一体的媒介。
Substrate 2
Adhesive Substrate 1
历史
胶粘剂是一类古老而又年轻的材料。 早在数千年前,人类的祖先就已经开始使用胶 粘剂。许多出土文物表明,5000年前我们祖先就会 用粘土、淀粉和松香等天然产物做胶粘剂;4000千
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(butt joint) 被胶接物的两个端面与 被胶接物主表面垂直
(4) 角接接头(angle joint) 两被胶接物的主表面端部 形成一定角度的胶接接头
接头胶层在外力作用时,有四种受力情况。 (b)剪切 (a)正拉
(c)剥离
(d)劈开
相关文档
最新文档