精细化学品化学第九章胶黏剂.ppt
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1、精细化学品化学第九章胶黏剂 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望第九章第九章胶黏剂胶黏剂第一节第一节概概述述第九章第九章胶黏剂胶黏剂填充于两个物件之间将其连接在一起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并具有足够强度的一类物质称为胶黏剂胶黏剂、粘合剂,简称为粘合剂,简称为胶胶。胶粘剂的分类胶粘剂的分类:1、按化学成分分类:、按化学成分分类:1)无机胶粘剂)无机胶粘剂2)有机胶粘剂)有机胶粘剂3)天然胶粘剂)天然胶粘剂4)合成胶粘剂)
2、合成胶粘剂2、按物理形态分类:、按物理形态分类:水溶液型、溶液型、乳液(胶乳)型、水溶液型、溶液型、乳液(胶乳)型、无溶剂型、固态型、膏状或糊状。无溶剂型、固态型、膏状或糊状。3.按用途分类按用途分类1)结构胶粘剂结构胶粘剂是用于受力结构件胶接,并是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。能长期承受较大动、静负荷的胶粘剂。2)非结构胶粘剂非结构胶粘剂是适用于非受力结构件胶是适用于非受力结构件胶接。接。3)特种胶粘剂特种胶粘剂是供某些特殊场合应用的胶是供某些特殊场合应用的胶粘剂,专门用于木材、金属、塑料、纤维、粘剂,专门用于木材、金属、塑料、纤维、橡胶、建筑、玻璃、汽车车辆、电气
3、和电橡胶、建筑、玻璃、汽车车辆、电气和电子工业、生物体和医疗等部门的特种粘合子工业、生物体和医疗等部门的特种粘合剂。此外,近年来,又出现了无污染胶粘剂。此外,近年来,又出现了无污染胶粘剂等胶粘剂新品种。剂等胶粘剂新品种。二二胶黏剂的粘接机理胶黏剂的粘接机理把被粘物连接成整体的操作步骤可分为:把被粘物连接成整体的操作步骤可分为:首先首先对被粘物的待粘表面进行修配,使之配对被粘物的待粘表面进行修配,使之配合良好;合良好;其次其次表面处理之后,可涂敷偶联剂,或进行表面处理之后,可涂敷偶联剂,或进行胶粘剂底涂,即先涂一极薄的底胶,以保护胶粘剂底涂,即先涂一极薄的底胶,以保护表面;表面;然后然后涂布胶粘
4、剂,将被粘表面合拢装配;涂布胶粘剂,将被粘表面合拢装配;最后最后通过物理或化学方法固化,实现胶接。通过物理或化学方法固化,实现胶接。该理论认为,粘合剂该理论认为,粘合剂浸透浸透到被粘物表面的到被粘物表面的空隙空隙中,固化后就象许多小钩和椎头似地把中,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种细微的机械结合对多孔性表面更为显著。特点:特点:机械连接力和摩擦力有关。机械连接力和摩擦力有关。缺点:缺点:对对非多孔非多孔材料黏结无法解释。材料黏结无法解释。机械结合理论机械结合理论胶接作用是胶粘剂分子与
5、被胶接物分子界胶接作用是胶粘剂分子与被胶接物分子界面发生面发生吸附吸附作用。(物理吸附和化学吸附)作用。(物理吸附和化学吸附)特点:特点:1.范德华力和氢键力范德华力和氢键力2.具有热力学平衡具有热力学平衡3.根据胶接功可计算胶接强度根据胶接功可计算胶接强度4.润湿润湿影响胶接强度影响胶接强度吸附理论吸附理论金属粘接金属粘接胶粘剂湿润被胶接材料的表面产生物理吸附必要非充分条件必要非充分条件高的胶接强度高的胶接强度推论H H2 2OO吸附理论的缺陷:吸附理论的缺陷:1.1.解释不了胶粘剂与被胶粘物之间的胶接解释不了胶粘剂与被胶粘物之间的胶接力大于胶粘剂本身的强度。力大于胶粘剂本身的强度。2.2.
6、解释不了胶接强度大小与分子间的分离解释不了胶接强度大小与分子间的分离速度关系。速度关系。3.3.解释不了对于高分子化合物极性过大,解释不了对于高分子化合物极性过大,反而胶接强度降低。反而胶接强度降低。4.4.解释不了水的影响。解释不了水的影响。扩散理论扩散理论观点:胶粘剂和被粘物分子通过相互扩散而观点:胶粘剂和被粘物分子通过相互扩散而形成牢固接头。形成牢固接头。特点:特点:1.胶接强度与接触时间,胶接温度,胶接强度与接触时间,胶接温度,胶接压力,胶层厚度有关系。胶接压力,胶层厚度有关系。2.胶粘剂分子胶粘剂分子量高不利扩散。量高不利扩散。3.分子链的柔韧性增加,侧分子链的柔韧性增加,侧基减少,
7、有利分子扩散,强度也有增加。基减少,有利分子扩散,强度也有增加。缺点:缺点:不能解释高聚物以外的胶粘现象。不能解释高聚物以外的胶粘现象。静电理论静电理论该理论认为:将被胶接材料和固化的胶粘剂该理论认为:将被胶接材料和固化的胶粘剂层理想化为层理想化为电容器电容器,在胶接接头中存在,在胶接接头中存在双电双电层层,胶接力来自双电层的,胶接力来自双电层的静电引力静电引力。成功地解释了成功地解释了粘附功粘附功与与剥离速度剥离速度有关的实有关的实验事实验事实特点特点1静电引力(静电引力(0.04MPa)对胶接强度的贡献)对胶接强度的贡献可忽略不计可忽略不计2无法解释用无法解释用炭黑炭黑作填料的胶粘剂及作填
8、料的胶粘剂及导电胶导电胶的的胶接现象胶接现象3无法解释由两种以上互溶高聚物构成的胶接无法解释由两种以上互溶高聚物构成的胶接体系的胶接现象体系的胶接现象4不能解释温度、湿度及其它因素对剥离实验不能解释温度、湿度及其它因素对剥离实验结果的影响结果的影响缺陷缺陷化学键理论化学键理论化学键理论认为粘合剂与被粘合物之间除存化学键理论认为粘合剂与被粘合物之间除存在在范德华力范德华力外,有时还可形成外,有时还可形成化学键化学键。化学键的。化学键的键能比分子间的作用大的多,对提键能比分子间的作用大的多,对提高高胶接强度和胶接强度和改善改善耐久性耐久性都具有重要意义。都具有重要意义。优点优点:对胶接现象可以部分
9、解释。对胶接现象可以部分解释。缺点:缺点:无法解释不发生化学反应的胶接现象。无法解释不发生化学反应的胶接现象。其它胶接理论其它胶接理论配位键理论弱界面层胶接理论五环说胶接强度胶粘剂被胶接材料环境 分子结构 配方设计 性质 表面处理 操作工艺 环境介质 应力状况胶接过程是一个复杂的过程,以上几种胶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,又都存在有局限接理论即有实验事实作依据,又都存在有局限性。性。胶接效果是主价力、次价力、静电引力和机胶接效果是主价力、次价力、静电引力和机械作用力等械作用力等综合作用综合作用的结果。的结果。总结总结三三胶黏剂的发展趋势胶黏剂的发展趋势集约化集
10、约化环保环保外资外资高性能高性能1.发展发展无无溶剂溶剂性胶粘剂性胶粘剂2.发展纳米胶粘剂发展纳米胶粘剂3.发展发展多功能多功能胶粘剂胶粘剂4.发展军事、国防用胶粘剂发展军事、国防用胶粘剂1 1防腐蚀 2 2用于军事领域 3 3用作生物医用 4 4防恐反恐 胶粘剂除有传统的粘接用途,胶粘剂除有传统的粘接用途,还有一些还有一些新的、巧妙新的、巧妙的应用。的应用。美国桑迪亚国家实验中心为保存放在仓库中美国桑迪亚国家实验中心为保存放在仓库中的核弹头而专门设计了的核弹头而专门设计了2种超级胶粘剂。种超级胶粘剂。一种一种是使用压力枪发射的胶粘剂,一旦接触是使用压力枪发射的胶粘剂,一旦接触空气立即变硬,当
11、喷射到人体上后,便立即把空气立即变硬,当喷射到人体上后,便立即把人凝固在里面,使之动弹不得。人凝固在里面,使之动弹不得。另一种另一种胶粘剂在发射出去后,便像雪崩一样胶粘剂在发射出去后,便像雪崩一样埋住对方,使其看不见东西,听不到声音而无埋住对方,使其看不见东西,听不到声音而无法活动,但可以呼吸保住生命。法活动,但可以呼吸保住生命。1可提供均匀的应力分布和较大的应力承载面;可提供均匀的应力分布和较大的应力承载面;2可连接任何形状的薄壁和厚壁制品;可连接任何形状的薄壁和厚壁制品;3可连接相同或不同的材料;可连接相同或不同的材料;4可防止不同材料间的腐蚀或电化学腐蚀;可防止不同材料间的腐蚀或电化学腐
12、蚀;5耐疲劳和耐周期载荷性好;耐疲劳和耐周期载荷性好;6可提供光滑平整的外表面接头;可提供光滑平整的外表面接头;7可提供耐外界环境变化的接头;可提供耐外界环境变化的接头;胶粘剂粘接的优点胶粘剂粘接的优点 8隔热性和电绝缘性好;隔热性和电绝缘性好;9粘接固化所需热量很低,不会降低被粘接物粘接固化所需热量很低,不会降低被粘接物的强度特性;的强度特性;10减震和耐冲击性好;减震和耐冲击性好;11在零部件缺损、尺寸超差、断裂、划伤或设在零部件缺损、尺寸超差、断裂、划伤或设备备“滴、冒、漏、渗滴、冒、漏、渗”缺陷修复中工艺性好,缺陷修复中工艺性好,施工简单,省时省力。经济效益显著;施工简单,省时省力。经
13、济效益显著;12可提供引人注目的强度可提供引人注目的强度/质量比质量比(比强度比强度);13与机械紧固相比。速度快、价格便宜。与机械紧固相比。速度快、价格便宜。缺点缺点粘接处的质量无法凭肉眼检查;粘接处的质量无法凭肉眼检查;要求对被粘物进行认真的表面处理,通常要求对被粘物进行认真的表面处理,通常采用化学腐蚀方法。会对环境有污染;采用化学腐蚀方法。会对环境有污染;需固定夹具、压机、烘箱和热压器;需固定夹具、压机、烘箱和热压器;一般不耐高温;一般不耐高温;多数胶粘剂要求严格的工艺控制。特别是多数胶粘剂要求严格的工艺控制。特别是粘接面的清洁度要求更高;粘接面的清洁度要求更高;3 如何正确选择胶粘剂如
14、何正确选择胶粘剂 应考虑五个方面:应考虑五个方面:1.被粘接材料的性质被粘接材料的性质2.被粘接体应用的场合及受力情况被粘接体应用的场合及受力情况3.粘接过程有关特殊要求粘接过程有关特殊要求4.粘接效率和粘接成本粘接效率和粘接成本5.同材料或不同材料间实施胶接,应对胶同材料或不同材料间实施胶接,应对胶粘剂进行选择粘剂进行选择胶接工艺中最主要三个环节:胶接工艺中最主要三个环节:1.选择胶粘剂选择胶粘剂2.胶接接头设计胶接接头设计3.表面处理表面处理 胶接强度被胶接物的表面状态弱界面层内应力交联度极性分子量及分子量分布胶粘剂的固化胶层厚度影响胶接强度的因素影响胶接强度的因素固化剂和固化促进剂 粘料
15、 增塑剂和增韧剂 偶联剂 和其他助剂 稀释剂 填料 组成胶粘剂的组成胶粘剂的组成:(1)粘结料)粘结料粘结料粘结料也称也称粘结物质粘结物质,是胶粘剂中的,是胶粘剂中的主要成分,它对胶粘剂的性能,如胶结强主要成分,它对胶粘剂的性能,如胶结强度、耐热性、韧性、耐介质性等起重要作度、耐热性、韧性、耐介质性等起重要作用。胶粘剂中的粘结物质通常是由一种或用。胶粘剂中的粘结物质通常是由一种或几种高聚物混合而成,主要起粘结两种物几种高聚物混合而成,主要起粘结两种物件的作用。件的作用。一般建筑工程中常用的粘结物质有热一般建筑工程中常用的粘结物质有热固性树脂、热塑性树脂、合成橡胶类等。固性树脂、热塑性树脂、合成
16、橡胶类等。(2)固化剂)固化剂固化剂是促使粘结料进行化学反应,固化剂是促使粘结料进行化学反应,加加快快胶粘剂固化产生胶结强度的一种物质,常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。用的有胺类或酸酐类固化剂等。(3)增塑剂)增塑剂增塑剂也称增韧剂,它主要是可以改善增塑剂也称增韧剂,它主要是可以改善胶粘剂的韧性,提高胶结接头的抗剥离、抗胶粘剂的韧性,提高胶结接头的抗剥离、抗冲击能力以及耐寒性等。常用的增塑剂主要冲击能力以及耐寒性等。常用的增塑剂主要有邻苯二丁酯和邻苯二甲酸二辛酯等。有邻苯二丁酯和邻苯二甲酸二辛酯等。(4)稀释剂)稀释剂稀释剂也称溶剂,主要对胶粘剂起稀稀释剂也称
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- 精细 化学品 化学 第九 章胶黏剂
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