胶黏剂与粘接技术原理(PPT课件)

1需要更大的接触面积 2表面工艺条件高，甚而苛刻 3存在的不确定性，难以监测 4有些有毒 5 存储寿命有限 6不能重复利用 7学科起步晚，设计缺信心
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第一章 粘接理论基础
粘接是一种材料界面、表面的科学 获得好的粘接效果有两个必要条件（过程）： （1）足够面积的紧密接触（清理表面、润湿、扩散） （2）分子间的吸引力甚或成粘合键（固化）
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胶粘剂概述
一、胶粘剂基本组成 基料、固化剂、溶剂、增塑剂、填料、偶联剂、 交联剂、引发剂、促进剂、增韧剂、增黏剂、 稀释剂、防老剂、阻聚剂、阻燃剂、光敏剂、 消泡剂、防腐剂、稳定剂、乳化剂 二、胶粘剂的分类 三、常见胶黏剂成分
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组成
1 、基料 又称胶料,是胶粘剂主要成分. 2 、固化剂 使单体或低聚物变为线形或网状体型高聚物。
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表面张力
固体表面分为 高能表面，γs>=100达因/cm，如金属和无机物； 低能表面，γs<=100达因/cm，如塑料。
达因，10-5N。水72mJ/m。聚合物随分子量增加表面张 力增加。聚乙烯35，聚丙烯30，聚苯乙烯40，聚氯乙烯43， 聚氯丁二烯46，聚四氟乙烯24（18），聚六氟丙烯17，聚 醋酸乙烯36，聚甲基丙烯酸甲酯-丁酯41-31，聚二甲基硅 氧烷20，二乙基硅氧烷25，
有
合 成
热塑性
烯类聚合物（聚乙烯类,PVC类, 聚乙烯醇,PVA,聚乙烯醇缩 醛,聚丙烯酸类）,饱和聚酯,聚酰胺,纤维素类（硝酸、醋酸）
机树 合脂 成
热固性
环氧树脂,酚醛树脂,不饱和聚酯,聚酰亚胺,脲醛树脂,间苯二 酚甲醛树脂,聚异氰酸酯
合成橡胶 氯丁橡胶,丁苯胶,丁腈胶,丁基胶,聚硫橡胶,有机硅橡胶
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1.1界面理论
为满足第一个条件，胶粘剂应能扩展到固体的表面，并
取代存在于表面的空气或其他附着物。
固体表面都是高低不平的，抛光后接触面积不到总面积 的1/100；液体可以完全浸润。胶粘剂与被粘物连续接触的 过程叫润湿。
胶粘剂浸入固体表面的凹陷与空隙就形成良好润湿；如 果胶粘剂在表面的凹处被架空，便减少了胶粘剂与被粘物的 实际接触面积，从而降低了接头的粘接强度。 获得良好润 湿的条件是： a 液体的接触角应为0，或接近于0；（浸润热力学） b 粘度要低，即不得大于几毫帕·秒；（动力学） c 能驱除被粘物接头间所夹的空气和其他附着物。
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常见胶黏剂成分
胶水、固体胶——聚乙烯醇类 建筑用107、108胶——聚乙烯醇缩甲醛 万能胶——环氧胶粘剂，主要组分是环氧树脂 AB胶（哥俩好）——通常是双组分丙烯酸改性环氧胶或环氧胶 502胶，504胶（医用）——瞬间胶粘剂，α-氰基丙烯酸酯 厌氧胶（铁锚300系列，Y－150胶）——甲基丙烯酸双酯 胶带——丙烯酸脂共聚物、天然橡胶、二烯苯乙烯嵌段共聚物 补胎胶水、乒乓球拍——天然橡胶，溶剂 粘鞋——橡胶类胶黏剂、聚氨酯系列 703、704、FS－203等——有机硅胶粘剂, 主要组分是有机硅氧烷。 CH－505——酚醛-丁腈橡胶胶粘剂 铁锚801强力胶——酚醛-氯丁橡胶胶粘剂，混合溶剂。
材料胶接技术
绪论
应用已十分普遍，有几千年的历史（浆糊，泥墙） 在高分子学科的发展之后真正作为一门学科即是合成 胶黏剂出现,高分子材料五大分支之一来阐述的。 基本概念：把两个或多个物体通过另外一种材料在其两 相界面间产生的分子间力连接在一起，称为粘接，被粘 接的物体称为被粘物，粘接所使用的材料称为胶黏剂， 通过粘接得到的组件称为胶接接头（胶接件），减弱粘 接称为脱粘。
透明胶水：白乳胶，滑石粉，水，乙二醇；蔗糖；尿素；香精
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分类
1、按化学成分分类
盐类
硅酸盐:硅酸钠(水玻璃),硅酸盐水泥；硼酸盐:溶接玻璃 磷酸盐:磷酸-氧化铜；硫酸盐:石膏
无机 陶瓷
氧化铝，陶土
低熔点金属 锡-铅
动物胶
天 然
植物胶
矿物胶
骨胶、虫胶、蛋白质 淀粉、天然橡胶、松香、阿拉伯（树）胶 矿物蜡、沥青、粘土
复合型
酚醛-氯丁橡胶,酚醛-丁腈橡胶,酚醛-聚乙烯醇缩醛,环氧-酚 醛,环氧-丁腈橡胶, EVA,环氧-聚酰胺
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分类
2 、按形态分类 液态：水溶液、溶液、乳液、无溶剂型 固态型：粉状、 块状、细绳状、 胶膜 带状：黏附型;热封型 膏状与腻子 3 、按应用方法分类 室温固化型（溶剂挥发型、潮气固化型、厌氧型、加固化剂型） 压敏型（接触压胶、自粘(冷粘)型、 缓粘(热粘)型、 永粘型） 热固型 、热熔型 4 、按用途分类 结构用（实际粘接强度大于6.9MPa，通常是热固性） 非结构用、压敏胶、特种用
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表面张力
表面张力是分子间力的直接表现，是由于物体主体对表面 层吸引的结果，表面分子能量状态高，物体有减少自身表面 的趋势。增加表面积即能量增加，也有了表面自由能。
存在的最普遍的分子间吸引力为Vander Waals力，它来源于几 种不同的作用。
静电力（取向力），永久偶极之间，13-21kJ/mol； 诱导力，偶极在其他分子上引起的诱导偶极,6-13kJ/mol； 色散力(London力)，偶极矩自由运动产生,0.8~8kJ/mol； 另外还有氢键，不超过40 kJ/mol。 共价键100-400 kJ/mol，离子键一般大于300 kJ/mol，金属键？。
又称硬化剂、熟化剂、交联剂、硫化剂 3 、溶剂 4 、增塑剂 降低玻璃化温度和熔融温度,改善胶层脆性,
内增塑、外增塑. 5 、填料 降低成本,改善机械性能,降低膨胀系数 6 、偶联剂 同时与极性和非极性物质产生结合力的化合物. 7 、交联剂 在线形大分子间形成化学键 8 、引发剂 引起单体分子或预聚物活化而产生自由基. 9 、促进剂 降低引发剂分解温度或加快固化反应速度。 10、增黏剂 提高初粘力
百得胶、FN－303胶、XY－401胶、CH－406胶等。
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为什么要使用胶黏剂？ 材料加工，主要包括变形、切分与结合。
组合连接分类一般有三种，机械紧固、焊接与粘接。
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胶接优点：
胶接缺点：
1 不破坏被粘物 2 不造成应力集中 3 改善疲劳性能 4 同时起密封效果 5 连接不同金属不形成电池 6 特殊场合（如粘接炸药） 7 粘接形状复杂的被粘物 8 设备简单