6.2胶粘剂.ppt
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1、16.2 粘合剂粘合剂 胶粘剂(粘合剂)是通过黏附作用使被粘物相互结合在胶粘剂(粘合剂)是通过黏附作用使被粘物相互结合在一起的物质一起的物质。p天然产物骨胶、松脂、淀粉胶粘剂,如用黏米粘城墙、用骨胶粘接天然产物骨胶、松脂、淀粉胶粘剂,如用黏米粘城墙、用骨胶粘接箭羽等(秦汉时期)。箭羽等(秦汉时期)。p20世纪世纪20年代,出现了天然橡胶加工的压敏胶,并试制成功醇酸树年代,出现了天然橡胶加工的压敏胶,并试制成功醇酸树脂胶粘剂。脂胶粘剂。p40年代,瑞士发明双酚年代,瑞士发明双酚A型环氧树脂,成为主要的结构胶粘剂。型环氧树脂,成为主要的结构胶粘剂。p1957年美国发明氰基丙烯酸酯胶粘剂,开创了瞬间
2、粘接的新时期。年美国发明氰基丙烯酸酯胶粘剂,开创了瞬间粘接的新时期。p近近20年来,国内外胶粘剂及其技术理论发展十分惊人,年来,国内外胶粘剂及其技术理论发展十分惊人,产量逐年剧产量逐年剧增,应用愈来愈广泛。增,应用愈来愈广泛。粘接是一项古老而又实用的技术,它的发展经历了粘接是一项古老而又实用的技术,它的发展经历了较长的历史。较长的历史。26.2.1 胶粘剂的特点胶粘剂的特点q 可以粘合不同性质的材料可以粘合不同性质的材料;q 可以粘合异型、复杂结构和大型薄板的结构部件,采用可以粘合异型、复杂结构和大型薄板的结构部件,采用粘合方法可以避免焊接时产生的热变形和铆接时产生的机粘合方法可以避免焊接时产
3、生的热变形和铆接时产生的机械变形械变形;q粘合件外观平滑美观粘合件外观平滑美观;q粘合是面粘结,不易产生应力集中,接头有良好的疲劳粘合是面粘结,不易产生应力集中,接头有良好的疲劳强度,同时具有优异的密封、绝缘、耐腐蚀等性能;强度,同时具有优异的密封、绝缘、耐腐蚀等性能;q制造成本低,粘结件质量轻。制造成本低,粘结件质量轻。优点:优点:36.2.1 胶粘剂的特点胶粘剂的特点与高强度的被粘物(如金属与高强度的被粘物(如金属)相比,粘接强度不够高,相比,粘接强度不够高,容易在接头边缘首先破坏;容易在接头边缘首先破坏;粘接结构在使用或存放过程中由于受环境中水、热、粘接结构在使用或存放过程中由于受环境中
4、水、热、光、氧等因素的作用,会老化,同时其耐高温、低温光、氧等因素的作用,会老化,同时其耐高温、低温性能有限;性能有限;某些胶粘剂易燃,有毒;某些胶粘剂易燃,有毒;迄今还缺乏准确、可靠、无损检验粘接质量的方法。迄今还缺乏准确、可靠、无损检验粘接质量的方法。缺陷:缺陷:46.2.2 胶粘剂的分类与组成胶粘剂的分类与组成有机胶粘剂有机胶粘剂无机胶粘剂无机胶粘剂胶胶粘粘剂剂磷酸盐、硅酸盐、硼酸盐型等磷酸盐、硅酸盐、硼酸盐型等。天然胶粘剂天然胶粘剂合成胶粘剂合成胶粘剂热塑性树脂胶粘剂热塑性树脂胶粘剂热固性树脂胶粘剂热固性树脂胶粘剂橡胶型胶粘剂橡胶型胶粘剂混合型胶粘剂混合型胶粘剂动物胶动物胶植物胶植物胶
5、鱼胶、骨胶、虫胶等鱼胶、骨胶、虫胶等淀粉、松香、阿拉伯树胶等淀粉、松香、阿拉伯树胶等PVAc、PA等等环氧、酚醛树脂等环氧、酚醛树脂等氯丁氯丁、丁腈胶等丁腈胶等环氧环氧-酚醛等酚醛等天然胶:来源丰富、价格低廉、毒性低、但耐水、耐潮和耐微生物天然胶:来源丰富、价格低廉、毒性低、但耐水、耐潮和耐微生物作用差。作用差。合成胶:良好的电绝缘、隔热、抗震、耐腐蚀、耐微生物及良好的合成胶:良好的电绝缘、隔热、抗震、耐腐蚀、耐微生物及良好的粘结强度;而且可根据不同用途配置不同胶粘剂。粘结强度;而且可根据不同用途配置不同胶粘剂。根据基体来源:根据基体来源:根据基体来源:根据基体来源:56.2.2胶粘剂的分类与
6、组成胶粘剂的分类与组成结构型胶粘剂结构型胶粘剂非结构型胶粘剂非结构型胶粘剂能够承受负载,有较高的粘结强度;能够承受负载,有较高的粘结强度;一般热固性胶粘剂或合金型胶粘剂适一般热固性胶粘剂或合金型胶粘剂适合作结构胶粘剂;合作结构胶粘剂;如飞机、汽车上结构部件的粘结。如飞机、汽车上结构部件的粘结。根据粘结处受力要求根据粘结处受力要求根据粘结处受力要求根据粘结处受力要求:不受力或受力不大不受力或受力不大;橡胶型、热塑性胶粘剂橡胶型、热塑性胶粘剂;常以压敏、密封、热溶剂形式出现常以压敏、密封、热溶剂形式出现。根据固化方式根据固化方式根据固化方式根据固化方式:水基蒸发、溶剂挥发、化学反应、热溶性、压敏胶
7、等水基蒸发、溶剂挥发、化学反应、热溶性、压敏胶等66.2.2 胶粘剂的分类与组成胶粘剂的分类与组成组成组成组成组成多组分:多组分:多组分:多组分:固化剂:增加胶层内聚强度;固化剂:增加胶层内聚强度;催化剂:加速固化,缩短时间,降低反应温度;催化剂:加速固化,缩短时间,降低反应温度;防老剂:提高耐大气老化、热老化、电弧老化、臭防老剂:提高耐大气老化、热老化、电弧老化、臭氧老化性能;氧老化性能;填料:提高强度,降低成本;填料:提高强度,降低成本;增塑或增韧剂:降低胶层刚性,增加韧性;增塑或增韧剂:降低胶层刚性,增加韧性;稀释剂:改善工艺性、降低粘度;稀释剂:改善工艺性、降低粘度;溶剂溶剂76.2.
8、3粘结与粘结工艺粘结与粘结工艺粘粘结的前提条件:一是胶粘剂要能很好地浸润被粘物结的前提条件:一是胶粘剂要能很好地浸润被粘物表面表面;二是胶粘剂与被粘物之间要有较强的相互作用。二是胶粘剂与被粘物之间要有较强的相互作用。浸润的描述浸润的描述接触角接触角(液滴曲面的切线与固体表液滴曲面的切线与固体表面的夹角)面的夹角)粘结原理:粘结原理:粘结原理:粘结原理:90 浸润不良;浸润不良;=180 不浸润;不浸润;=0 液体在固体表面铺开液体在固体表面铺开86.2.3粘结与粘结工艺粘结与粘结工艺液体对固体的浸润程度要取决于他们的表面张力大液体对固体的浸润程度要取决于他们的表面张力大小:小:表面张力小的物质
9、能够很好浸润表面张力大的物表面张力小的物质能够很好浸润表面张力大的物质,而表面张力大的物质不能浸润表面小的物质;质,而表面张力大的物质不能浸润表面小的物质;金属的表面张力大,能被表面张力小的聚合物胶金属的表面张力大,能被表面张力小的聚合物胶粘剂浸润;粘剂浸润;含氟聚合物和非极性的聚烯烃类聚合物的表面张力含氟聚合物和非极性的聚烯烃类聚合物的表面张力极低,很难被粘结;极低,很难被粘结;玻璃、陶瓷介于两者之间。玻璃、陶瓷介于两者之间。96.2.3 粘结与粘结工艺粘结与粘结工艺 机械互锁理论(抛锚理论):机械互锁理论(抛锚理论):胶粘剂渗透到被粘物凹凸不平的胶粘剂渗透到被粘物凹凸不平的沟痕或孔隙中去,
10、固化之后就像许多小钩子似地把胶粘剂和被粘沟痕或孔隙中去,固化之后就像许多小钩子似地把胶粘剂和被粘物连接在一起。物连接在一起。扩散理论:扩散理论:高聚物的自粘附和相互间粘接,界面高聚物分子相互高聚物的自粘附和相互间粘接,界面高聚物分子相互扩散所致;扩散所致;静电理论:静电理论:当胶粘剂当胶粘剂-被粘物体系是一种电子的接受体被粘物体系是一种电子的接受体-供给体的供给体的组合形式时,在界面区两侧形成双电层。双电层电荷的性质相反,组合形式时,在界面区两侧形成双电层。双电层电荷的性质相反,从而产生静电引力;从而产生静电引力;粘结机理:粘结机理:粘结机理:粘结机理:106.2.3粘结与粘结工艺粘结与粘结工
11、艺吸附理论:吸附理论:粘接力的主要来源是粘接体系的分子间作粘接力的主要来源是粘接体系的分子间作用力、氢键作用;用力、氢键作用;化学键理论:化学键理论:胶粘剂与被粘物表面产生化学反应而在胶粘剂与被粘物表面产生化学反应而在界面形成化学键结合,象铁链一样,把两者牢牢地连接界面形成化学键结合,象铁链一样,把两者牢牢地连接起来。起来。粘结机理:粘结机理:粘结机理:粘结机理:116.2.3 粘结与粘结工艺粘结与粘结工艺对接:对接:角接:角接:T接接粘结接头的设计:粘结接头的设计:粘结接头的设计:粘结接头的设计:126.2.3粘结与粘结工艺粘结与粘结工艺斜接:斜接:搭接:搭接:套接套接粘结接头的设计:粘结接
12、头的设计:粘结接头的设计:粘结接头的设计:136.2.3粘结与粘结工艺粘结与粘结工艺表面处理表面处理(油污、金属氧化层、难粘材料表面、高极性材油污、金属氧化层、难粘材料表面、高极性材料表面脱模剂):料表面脱模剂):机械处理:砂纸;机械处理:砂纸;物理处理:火焰处理、等离子放电处理等物理处理:火焰处理、等离子放电处理等 化学处理:酸、强氧化剂;化学处理:酸、强氧化剂;粘结工艺:粘结工艺:粘结工艺:粘结工艺:146.2.4 胶粘剂的选择胶粘剂的选择 金属:金属:金属极性大金属极性大(表面能高表面能高)、表面致密、模量大、表面致密、模量大、强度高一般都用于受力结构,应该选用强度比较高的强度高一般都用
13、于受力结构,应该选用强度比较高的胶粘剂,如环氧胶;胶粘剂,如环氧胶;胶粘剂选择要考虑的因素胶粘剂选择要考虑的因素胶粘剂选择要考虑的因素胶粘剂选择要考虑的因素:材料的性质材料的性质、胶粘剂的性能、不同用途、价格等、胶粘剂的性能、不同用途、价格等156.2.4胶粘剂的选择胶粘剂的选择塑料:塑料:热固性塑料如环氧、酚醛、脲醛热固性塑料如环氧、酚醛、脲醛、不饱和聚酯树脂等不饱和聚酯树脂等塑料,只能用热固性胶粘剂粘接;塑料,只能用热固性胶粘剂粘接;而热塑性塑料而热塑性塑料PS、PVC、ABS、PC、尼龙等,宜选用尼龙等,宜选用室温固化胶粘剂,还可以用热熔胶和溶液胶进行粘接;室温固化胶粘剂,还可以用热熔胶
14、和溶液胶进行粘接;对于非极性的难粘塑料,如对于非极性的难粘塑料,如PE、PP、PTFE等,可选等,可选用用PB或有机硅胶粘剂,一般情况下需要对表面进行特殊处或有机硅胶粘剂,一般情况下需要对表面进行特殊处理理;166.2.4胶粘剂的选择胶粘剂的选择橡胶:橡胶:对于橡胶之间的粘结,氯丁胶、聚酰胺和聚氨酯胶对于橡胶之间的粘结,氯丁胶、聚酰胺和聚氨酯胶粘剂均能提供优异的粘结强度;橡胶粘剂均能提供优异的粘结强度;橡胶-皮革可用氯丁胶皮革可用氯丁胶和聚氨酯胶粘剂;橡胶和聚氨酯胶粘剂;橡胶-塑料(玻璃、陶瓷)可用硅橡塑料(玻璃、陶瓷)可用硅橡胶胶粘剂;橡胶胶胶粘剂;橡胶-玻璃钢(酚醛)可用丙烯酸酯类胶粘玻璃
15、钢(酚醛)可用丙烯酸酯类胶粘剂;橡胶剂;橡胶-混凝土(石材)可用氯丁胶、环氧胶和氰基混凝土(石材)可用氯丁胶、环氧胶和氰基丙烯酸酯胶粘剂;丙烯酸酯胶粘剂;176.2.4 胶粘剂的选择胶粘剂的选择玻璃或陶瓷(硬度高、脆性大)玻璃或陶瓷(硬度高、脆性大):需要选用韧性好、需要选用韧性好、室温固化的热固性胶粘剂;室温固化的热固性胶粘剂;木材、纸张、织物、竹材(多孔):木材、纸张、织物、竹材(多孔):选用:粘度较大选用:粘度较大的白乳胶、氯丁胶等的白乳胶、氯丁胶等皮革类(细孔、极性、易绕曲):皮革类(细孔、极性、易绕曲):聚氨酯胶粘剂和氯聚氨酯胶粘剂和氯丁胶丁胶 混凝土:混凝土:结构胶,一般用环氧胶结
16、构胶,一般用环氧胶186.2.5 6.2.5 常用的粘合剂常用的粘合剂一一 热固性树脂胶粘剂热固性树脂胶粘剂二二 橡胶胶粘剂橡胶胶粘剂三三 特种胶粘剂特种胶粘剂四四 胶粘剂的应用胶粘剂的应用191 环氧树脂胶粘剂环氧树脂胶粘剂以环氧树脂为基料的胶粘剂的统称以环氧树脂为基料的胶粘剂的统称;分子中含环氧基、羟基、氨基或其它极性基团,对大部分子中含环氧基、羟基、氨基或其它极性基团,对大部分材料有良好的粘结力分材料有良好的粘结力(金属,金属,2x107Pa),),“万能胶万能胶”;性能特点:性能特点:拉伸强度、剪切强度高;拉伸强度、剪切强度高;耐酸碱、耐油、醇、酮、酯等多种有机溶剂;耐酸碱、耐油、醇、
17、酮、酯等多种有机溶剂;固化收缩率小,电绝缘性能良好;固化收缩率小,电绝缘性能良好;可加入增塑剂来改善冲击强度;可加入增塑剂来改善冲击强度;能与其它树脂复合实用。能与其它树脂复合实用。一一 热固性树脂胶粘剂热固性树脂胶粘剂20(1)环氧树脂的组成环氧树脂的组成环氧树脂:主要品种为缩水甘油型环氧树脂(如双酚环氧树脂:主要品种为缩水甘油型环氧树脂(如双酚A型环氧树脂)、环氧化烯烃(环氧化聚丁二烯);型环氧树脂)、环氧化烯烃(环氧化聚丁二烯);分子量一般为分子量一般为3007000;指标:指标:粘度、外观、环氧当量(树脂粘度、外观、环氧当量(树脂g/1g环氧基)、环氧值环氧基)、环氧值(环氧基数量(环
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