精细化工概论 教学课件 作者 丁志平 主编 秦建华 主审第五章.ppt

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1、精细化工概论第五章粘合剂第一节概述一、胶粘剂的发展二、粘合剂的组成1.粘料2.固化剂3.填料4.增塑剂5.增韧剂6.稀释剂7.增粘剂（偶联剂）8.防老剂第一节概述三、粘合剂的分类胶粘剂品种繁多，目前尚无统一的分类方法，为了便于研究和应用，可以归纳为以下四个类别：1.按基料分类以无机化合物为基料的称无机粘合剂，以聚合物为基料的称有机粘合剂，有机粘合剂又分为天然粘合剂与合成粘合剂两大类。2.按物理形态分类根据粘合剂外观上的差异人们常将粘合剂分为以下五种类型：(1)溶液型。合成树脂或橡胶在适当的溶剂中配成有一定粘度的溶液，目前大部分粘合剂是这一

2、形式。(2)乳液型。合成树脂或橡胶分散于水中，形成水溶液或乳液。这类粘合剂由于不存在污染问题，所以发展较快。（3）膏状或糊状型。这是将合成树脂或橡胶配成易挥发的高粘度的胶粘剂。主要用于密封和嵌缝等方面。第一节概述（4）固体型。一般是将热塑性合成树脂或橡胶制成粒状、块状、或带状形式，加热时熔融可以涂布，冷却后固化，也称热熔胶。这类粘合剂的应用范围广泛，常用在道路标志、奶瓶封口或衣领衬里等。（5）膜状型。将粘合剂涂布于各种基材（纸、布等）上，呈薄膜状胶带，或直接将合成树脂或橡胶制成薄膜使用。3.按用途分类粘合剂按用途分类可分为结构胶、非结构胶

3、以及专门用于木材、金属、塑料、纤维、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剂。（1）结构胶粘剂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。（2）非结构胶粘剂是适用于非受力结构件胶接。（3）特种胶粘剂是供某些特殊场合应用的胶粘剂，用以提供独特的用途。此外，近年来，又出现了无污染胶粘剂等胶粘剂新品种。第一节概述四、粘合剂应用粘合剂既能很好地连接各种金属和非金属材料，又能对性能相差悬殊的基材实现良好的连接。其应用遍及各个工业部门，从儿童玩具、工艺美术品到飞机、火箭、人造卫星的制造等，到处都用到粘合

4、剂。胶粘剂最早用于木材加工部门，在不少国家中其用量都占首位，大量用于胶合板、纤维板和刨花板的制造中，主要选用脲醛树脂、酚醛树脂和三聚氰胺树脂。建筑业也是胶粘剂的大户，室内的装修和密封，如大理石、瓷砖、天花板、塑料护墙板、地板、预构建的密封、地下建筑的防水密封等都大量用到胶粘剂。在轻工业方面胶粘剂的应用同样是极其广泛的，如制鞋、包装、装订，家具，皮革制品、橡胶和塑料用品、家用电器、玻璃制品等无一不使用胶粘剂。在航天和航空以及交通运输中，胶粘剂起着极为重要的作用，如波音747大型客机的铝合金蜂窝结构面积达400m2，玻璃钢和金属蒙面面积各第二

5、节胶接的基本原理一、胶接界面胶接接头是由胶粘剂与被粘物表面依靠粘附作用形成的，胶接接头在应力-环境作用下会逐渐发生破坏。但是，对于胶接接头是怎样形成的，又是怎样破坏的，至今尚没有成熟的理论，主要原因之一是被粘物表面及其与胶粘剂之间的界面极其复杂。如图5-1所示，胶接界面由被粘物表面（金属氧化物）及其吸附层（如空气、水、杂物）和靠近被粘物表面的底胶或胶粘剂组成。第二节胶接的基本原理胶接界面具有下列特性：界面中胶粘剂/低胶和被粘物表面以及吸附层之间无明显边界；界面的结构、性质与胶粘剂/低胶或被粘物表面的结构、性质是不同的，这些性质包括强度、模

6、量、膨胀性、导热性、耐环境性、局部变形和裂纹扩展等；界面的结构和性质是变化的，随物理的、力学的和环境的作用而变化，并随时间而变化。胶接界面的结合包括物理结合和化学结合。物理结合指机械联结及范德华力，化学结合指共价健、离子键和金属键等化学键，如表5-7所示，虽然化学结合的能量比物理结合的能量大得多，但形成化学键必须满足一定的条件，并不是胶粘剂与被粘物的每个接触点都能成键；而物理结合基本上是整个接触面的作用。因此，人们认为化学键的存在不会改变界面结合总能量的数量级，但化学键抵抗应力环境作用，防止解吸附和裂纹扩展的能力要比物理键好得多。第二节胶

7、接的基本原理第二节胶接的基本原理二、胶粘剂对被粘物表面的润湿1.润湿的热力学问题液体润湿固体的程度一般用接触角θ来衡量，图5-2描述了水平固体表面上的一个液滴。接触角θ>90°时液体不能很好润湿表面，θ<90°时液体能完全润湿表面，θ=0°时液体能在表面上自发展开。实际上被粘物表面都不是理想平面，液体在固体表面接触角随表面粗糙度而变化。Wenzel用下式表示接触角和粗糙度的关系：第二节胶接的基本原理固体表面的真实面积A比表观表面积A’大得多，<1.5的表面实际上是不存在的。由式（5-1）可见，当θ<90°时，θ’<θ，即易润湿的表面由于凹

8、凸而有利于润湿；当θ>90°时，θ’>θ，这种难于润湿的表面由于凹凸而更加难润湿。通常，表面处理的同时改变表面活性和粗糙度，因此，接触角的变化是表面几何面积变化和表面变化两种效果的相加，在绝大