清华大学精细高分子材料lectu

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1、精细高分子课第三讲粘合剂1概述1.1基本定义利用粘合性能将各种材料紧密粘结在一起的媒介物质称为胶粘剂或粘合剂。通过粘合剂使材料表面连接的方法叫粘结或胶结。被粘合的材料称被粘物。1.2发展历史秦朝：以糯米和石灰制得灰浆胶接长城基石；1909年Baekeland发明了酚醛树脂；二战期间：酚醛胶、聚氨酯胶；50s：环氧胶、厌氧胶；60s：热熔胶；70~80s：各种改性胶1.3胶接技术特点：优点：缺点：可胶接不同类型材料；冲击和剥离强度低；重量轻；使用温度在100~150度下；应力分布均匀、强度高；存在老化问题；易密封、绝缘、防腐蚀；工艺难以控制。工艺简单、操

2、作方便。1.4粘合剂的组成1.粘接料：起粘结作用；2.固化剂和固化促进剂：与粘结料反应形成坚固的网络结构；3.稀释剂：调节粘度，便于施工4.填料：改善强度、降低成本、增加功能（如导电胶）5.其它助剂：偶联剂、增塑剂、增韧剂、防老剂等1.5分类1.5.1按主要成分分类：有机胶粘剂：天然胶粘剂：动物胶（如骨胶）、植物胶（如淀粉胶）合成胶粘剂：热塑性树脂胶、热固性树脂胶、橡胶型胶粘剂等无机胶粘剂：磷酸盐型、硅酸盐型、硼酸盐型等1.5.2按胶接强度分类：结构型胶粘剂、非结构型胶粘剂、次结构型胶粘剂1.5.3按固化类型分类：化学反应型胶粘剂、热塑性树脂胶粘剂、热

3、熔胶粘剂2.粘接化学2.1粘接力的产生化学键力，分子间力，界面静电吸力，摩擦力2.2粘接过程的界面化学形成胶结接头的基本条件：粘合剂表现具有流动性以润饰物体表面；被粘物有清洁的表面；胶层必须有一定的内聚强度；粘合剂和被粘物表面之间有较强的相互结合力2.3影响粘接强度的因素粘合剂的结构因素a.极性；b.分子链柔顺性；c.侧链的长度；d.分子量；e.交联度；f.结晶性物理因素表面粗糙度；表面处理；内聚力环境因素温度；湿度等2.4胶接机理用于解释胶接的理论：吸附理论和化学结合理论物理吸附（分子间作用力）、通过化学反应结合机械结合理论：靠相互咬合而连接静电吸引

4、理论相互扩散理论：被粘物可被胶粘剂溶解或溶胀时，两?分子相互扩散而交织极性理论极性材料需要用极性胶粘剂粘接比较一致的观点：分为两个阶段：1）粘合剂浸润、扩散、渗透到被粘物；2）经过化学反应，形成各种物理和化学的结合。3.合成高分子胶粘剂3.1分类热塑性树脂胶粘剂粘接过程无化学反应，因此只能用于粘接强度要求不高的场合，入剥离、塑料、木材等。主要类型：乙烯树脂、丙烯酸树脂、乙酸乙烯树脂等热固性树脂胶粘剂胶接过程形成化学键，强度高种类：三醛树脂、环氧树脂、不饱和聚酯树脂、丙烯酸酯树脂、聚氨酯树脂、有机硅树脂、耐高温胶粘剂、厌氧胶粘剂等合成橡胶胶粘剂主要有氯丁

5、胶、丁腈胶、丁苯胶等3.2主要品种3.2.1热固性树脂胶粘剂通常聚合物分子量小、分子中含有反应性基团，通过加热、催化或加入固化剂使反应性基团进行交联反应。优点：易扩散、耐蠕变、耐热、强度高，也称为结构型胶粘剂。缺点：起始粘接力小、固化需加压、易产生体积收缩和内应力。分单组分（高温固化）和双组分（室温固化）两类。主要品种：氨基树脂、环氧树脂、聚氨酯胶粘剂等。(1)氨基树脂胶粘剂指由尿素、三聚氰胺等氨基化合物与甲醛反应所生成的树脂。主要用于木材、织物、纸张等的粘结。特点：无色、耐光性好、可室温或加热固化、宜于施工、价格便宜。但残留甲醛。主要类型：脲醛树脂：

6、由尿素与甲醛缩合而得，可室温或加热固化。耐水性较差，主要用于木材粘接剂。蜜胺树脂：由三聚氰胺与甲醛反应而得。性能优于前者，但价格较贵，主要用于木材粘接剂。(2)酚醛树脂由酚类和醛类在催化剂作用下经缩和而得到的一类树脂，通常指由苯酚与甲醛反应而得到的低分子量树脂。合成及固化：酸催化、苯酚过量时，得到热塑性酚醛树脂，加入六次甲基四胺并加热，可发生固化反应。碱催化、甲醛过量，得到甲阶酚醛树脂。在对甲苯磺酸催化下，可室温固化；也可加热固化，直接转变为丙阶树脂。特点：价格便宜、绝缘性好、耐热；但太脆应用：木材粘结剂改性品种：酚醛－丁腈胶、酚醛－缩醛胶、酚醛－尼龙

7、胶、酚醛－氯丁胶等，主要目的在于增加胶的韧性。(3)聚氨酯胶粘剂结构特点：主链上有氨基甲酸酯键，分子链中有很强的氢键作用；端基为NCO基，可室温固化；具有特殊的硬端和软段结构。性能特点：高反应性、室温固化、强度高、胶膜坚韧、剥离强度高、耐超低温性、耐油、耐磨，但耐热性较差。应用：广泛用于金属、木材、塑料、皮革、陶瓷、玻璃等的粘结分类：（1)异氰酸酯直接用；（2)预聚体类：分单组分（湿气固化）和双组分（多元氨或多元醇固化）系。（3)封闭型聚氨酯：将NCO封闭，高温下解离出NCO(4)不饱和聚酯胶粘剂特点：粘度小、常温固化、使用方便、耐酸、碱性较好、有一定

8、强度、价格低；缺点：收缩大、性脆应用：玻璃钢的粘接剂，也可粘接金属、混凝土和陶瓷等合成：饱和及