胶黏剂与涂料-第一章

胶粘剂与涂料
第一章 胶接基础
Chap. 1 胶接基础
1.1 序言 1.2 胶粘剂的组成和分类 1.3接头强度的解释
1.4胶接流变学与胶接破坏 1.5与胶接相关的因素 1.6 胶粘剂的选择
1.1 序言
1Hale Waihona Puke 定义：望文生义胶：一类具有粘附性能的物质的总 称； 粘：多音字 ＮＩＡＮ同（黏）胶的示性形容词 ＺＨＡＮ 完成胶接的动词 剂：多种物质的混合物
1、机械理论 （产生胶接力的第二位次要因素） 依据：粗化增强 解释： 润湿 液体胶粘剂 机械摩擦力 套接强度＞搭接强度 渗透 变定
胶钉、钩、锚
胶接接头
机械结合力与摩擦力有关。它必然与压力、表面不 平整度有关。
实例：无机胶中氧化铜与磷酸的固化反应，套 接强度＞搭接强度（对接强度）； 机械结合理论对于木材这种多孔质的被胶接材 料显得尤为重要（木材表面存在的大量的纹孔 和暴露在外的细胞腔是形成胶钉作用的有力条 件）。 不足：无法解释化学处理的增强作用 , 不能解 释非多孔性材料（如玻璃）的胶接。
√充分成分——辅料 ：
填料（filler）： 填料用材料： •有机物： 淀粉、蛋白、单宁、木粉、木素 •无机物： 炭黑、钛白、锌白、炭白、双飞粉、膨 润土、高岭土 •金属粉末：铜、铝、铁
1.2 胶粘剂的组成及分类
1、胶粘剂的组成 ：
√充分成分——辅料 ：
有利操作：增稠、触变 填料（filler）： 缓冲应力：温度、缩聚、 提高强度：交联 赋予功能：导电、导磁、导热 填料的作用：
20世纪40年代：美国研制出丁基橡胶，1941年开发出三聚氰 胺胶黏剂；1942年开发不饱和聚酯胶，1943年使有机硅胶黏 剂投入生产； 1946 ：瑞士 Ciba Geigy公司试制成功双酚 A 环氧树脂，使胶 黏剂品种日趋增多； 20世纪50年代，美国在胶黏剂研制中独领风骚，1953年乐泰 公司成功研制出厌氧胶黏剂，迄今风靡全球，1955年 Eastman(伊士曼）公司研制出a_氰基丙烯酸酯，1958年又试 制成功酚醛环氧树脂，1959年杜邦公司的甲基丙烯酸环氧丙 酯问世，次年又使EVA聚合物投入生产； 20 世纪 60 年代，胶黏剂的研制达到了顶峰 ， 1961 年美国 Narmco公司高性能耐高温的聚苯并咪唑，同年杜邦公司又研 制出同类聚酰亚胺胶黏剂，1962 年美国Westing House公司 开发出聚二苯醚胶黏剂，同年Dow Corning 公司也研制出无 溶剂硅树脂胶黏剂，1965年该公司试制成功脂肪族环氧胶黏 剂，1969年英国的Midland公司试制成功聚酚醚胶黏剂。
1.1 序言
3、胶粘剂在国民经济中的地位：
√应用广泛：
木材加工方面：
人造板（七板）：
人造板（七板）： 胶合板、（竹 ） FQ NQ
刨花板、 NQ
纤维板 FQ
中纤板 NQ
人造板（七板）：
细木工板 NQ 地板 FQ
水泥木丝板
水泥
人造木（两木）：
层积木、 Q NQ
集成木。 FQ N
4、 化学键理论（胶接作用是化学键力作用的结果， 化学键力包括离子键、共价键和金属键） 依据： 解释： 润湿、迁移 T、 P 化学键力 化学处理 新相生成
胶液
接触
化学反应 活性基团
化学键
胶接接头
不足：无法解释惰性物质胶接
实例：硫化橡胶与黄铜表面形成硫化亚铜，通 过硫原子与橡胶分子的双键形成化学键。聚氨 酯胶接木材、皮革等。 化学键形成途径： 通过胶黏剂与被胶接物中的活性基团形成化学 键： 如活泼氢与-NCO、-COOH、-COCL反应：这类 反应可能发生在羧基橡胶与聚酰胺类纤维或塑 料的体系中。 如羟基与-NCO、环氧基、R-CH2-OH反应：如异 氰酸酯或环氧树脂胶黏剂与纤维素、玻璃交接 时，可能发生上述反应。
1.2 胶粘剂的组成及分类
1、胶粘剂的组成 ：
√充分成分——辅料 ：
填料（filler）：
•增粘剂（ tackifier ） 能增加胶液粘性或扩展胶 粘剂黏接范围的固体物质 • 增稠剂（thickener）为增加胶粘剂的表观粘度而 加入的非黏性固体物质。
1.2 胶粘剂的组成及分类
1、胶粘剂的组成 ：
20世纪70年代：胶黏剂工业逐步转入系列化和完善化阶段， 这一时期也出现了不少品种，1970年日本曹达公司使1,2-聚 丁二烯商品化，英国的 ICI 公司开发出聚苯醚砜， 1975 年美 国试制端稀型无溶剂硅树脂胶黏剂，杜邦公司研制的液晶聚 合物和瑞士Ciba Geigy公司的加聚性三嗪树脂胶黏剂； 当今：胶黏剂的研制逐步向功能化、高性能化、专业品级化 和规模化发展。
５０年代引进 ８０年代完善 ９０年代提高
20世纪初，合成树脂的出现成为粘接技术 发展史上最重要的划时代的里程碑。
1907：美国L.H.Baekland等人发明酚醛树脂，1910年Allied 化学公司又开发古马隆树脂，在此基础上，美国于1912年研 制成功酚醛树脂胶黏剂。 1925:美国试制出天然橡胶型压敏胶； 1926：醇酸树脂胶黏剂； 1930：英国British Cyanides公司研制出脲醛树脂胶黏剂； 加拿大试制出可小批量生产的聚乙烯醇胶黏剂。前苏联试制 成功聚丁二烯橡胶； 1931：美国开发氯丁橡胶； 1933：德国研制出丁苯和丁晴橡胶，1935年试制生产聚异丁 烯； 1937:A.G.Bayer公司开发聚氨酯； 1939：美国聚醋酸乙烯胶黏剂；
√应用现况： 木工用胶 60% FQ MF 6.3%
其中：NQ 85.2% PVAC 其它 6.1% 0.3%
2.1%
1.2 胶粘剂的组成及分类
1、胶粘剂的组成 ：
√必备成分——粘料（binder） ：
胶粘剂配方中起粘附作用的主要物质。
1.2 胶粘剂的组成及分类
1、胶粘剂的组成 ： √充分成分——辅料 ： 交联剂 ： •固化剂（curing agent ） 直接参与化学反应使胶 粘剂固化的成分 •促进剂（ accelerator ） 促进化学反应使胶粘剂 低温、快速固化的成分 •偶联剂（ ） 通过架桥作用，与胶粘 剂及被粘物发生化学反应而提高强度的成分。
淀粉类、蛋白类、天 然树脂类、天然橡胶 类、沥青类
• 树脂型：热塑性、 热固性 • 橡胶型 • 复合型
1.2 胶粘剂的组成及分类
2、胶粘剂的分类 ：
√按用途分类 ： 结构胶：酚醛树脂胶、环氧——酚醛胶等
非结构胶：聚醋酸乙烯、聚丙稀酸酯、橡胶类等
特种胶：导电胶、导热胶、光敏胶等
1.3 接头强度的解释 1.3.1胶合理论
1.2 胶粘剂的组成及分类
1、胶粘剂的组成 ：
√充分成分——辅料 ： 稀释料 ：用来降低胶粘剂固体含量及粘度的液体 添加成分
溶剂 广义：溶剂、增溶剂、 稀 释剂。 狭义：溶剂 分散剂
1.2 胶粘剂的组成及分类
1、胶粘剂的组成 ：
√充分成分——辅料 ：
增韧剂（flexibilizer）、增塑剂
√应用意义 ：
代木、节木 ：
板种 耗木 胶合板 刨花板 纤维板 2.5—3.0
2.2—2.5 1.3—1.8
代木
5.0
3.0
5.6—5.7
1.1 序言
3、胶粘剂在国民经济中的地位：
√应用意义 ：
改善性能： 各向异性 提高效率： 变形 美化 易燃 易腐 榫接——胶接
涂料——饰面
1.1 序言
3、胶粘剂在国民经济中的地位：
PVAC
拼接：
EVA
CR
EP
粘贴：
PVF
各类乳胶
1.1 序言
3、胶粘剂在国民经济中的地位：
其他行业 ： 建筑装修 ①包装材料 纸质 ②机械制造 铸造 ③生活用品 鞋 ④航空航天 蜂窝材料 松香 FQ CR 淀粉 PI 水玻璃 糠醛树脂 PU腻子
磷酸盐系列
1.1 序言
3、胶粘剂在国民经济中的地位：
不足：不能解释三相交联物质的胶接现象，不 能解释金属与陶瓷、玻璃等无机物的交接现象。
3、 吸附理论 （胶接作用是物理吸附和化学吸附共同作用
的结果，而物理吸附则是胶接作用的普遍性原因）
依据：近程分子力即范德华力的客观存在 解释： ≤100 nm 润湿 胶液 比表面靠近 吸 附 T、 P T 、P 近程分子力 胶接接头 根据吸附作用能可知：胶黏剂与被胶接物极性越大， 接触得越紧密，吸附作用越充分，物理吸附对胶接的 作用越大。
2、 扩散理论（胶黏剂分子与被粘物通过相互扩散 产生分子缠绕强化结合而产生胶接强度） 依据：金属扩散 塑料冷封接 塑料热熔接 解释： 润湿 扩散 介面消失 热塑性液胶 过渡层 T、P 穿插 帚化 大分子摩擦力 胶接接头 溶剂挥发
√ 扩散理论认为：高分子化合物之间的胶接作用 与它们的互溶特性有关。当他们极性相似时有 利于互溶扩散。 √依据扩散的热力学条件，只有同类高分子化合 物才能互溶和扩散，因此扩散理论（适用于解 释同种或结构、性能相近的高分子化合物的胶 接）。 √依据扩散的动力学条件，适当降低分子量，提 高两种聚合物的接触时间和胶接温度，都将增 强扩散作用，提高胶接强度。
国家标准 通过粘〔黏〕附作用，能使被物粘结合在一起的 物质．所谓黏附作用是指两个表面接触时依靠物 理力化学力结合在一起的现象．
1.1 序言
1、定义：未尽之意 日本：在两个或两个以上材料间介入第三材料作 为中间层，使材料相互结合起来，起结合作用的第 三物质称为胶粘剂。 自编：凡能润湿成一层薄膜，依靠这层薄膜在一定 条件下固化或硬化，在两个相同或不同表面之间形 成物理力、化学力或二者兼有之力使之结合在一起 并能在一定条件下满足使用要求的物质。
实例：醋酸乙烯-氯乙烯-顺丁烯二酸共聚物胶 接玻璃，剥离强度与羧基浓度有关。 物理吸附是固体表面由于范德华力的作用能够 吸附液体和气体。范德华力包括偶极力、诱导 偶极力和色散力。 吸附理论优点：正确地把胶接理论与分子间作 用力联系在一起。 吸附理论不足： 把胶接作用主要归因于分子间作用力。不能圆 满解释胶黏剂与被胶接物之间胶接力大于胶黏 剂本身的强度这一事实。 不能解释胶接力的大小与剥离速度有关的事实。