胶接理论（胶粘剂与涂料）ppt课件.ppt

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1、木材科学与技术本科专业基础课涂料与胶粘剂材料科学与艺术设计学院2016年3月1胶接理论木材科学与技术本科专业专业基础课材料科学与艺术设计学院2016年3月本章主要内容胶接的各种理论机械物理化学扩散静电3本章主要内容胶接界面化学影响胶接强度的因素胶接结构的耐久性胶粘剂的基本条件木材胶粘剂的选择42-1胶接理论1.机械胶接理论结论通过机械方式（胶钉）产生胶接力；胶钉越多，胶粘剂渗透得越深，孔隙填充得越满，胶接强度就越高。对多孔性材料的胶接贡献显著，但对非孔性材料的胶接贡献不显著形成胶钉的关键：液体（流动性）；足够的固体含量局限性：不能解释许多胶接现象，如孔隙多（表面粗糙）的木材的胶接强度比孔隙少（

2、表面致密）的木材的胶接强度低5★无机胶粘剂的套接强度高（无机胶专家贺孝先教授）★木材表面存在大量的纹孔和暴露在外的细胞腔，从而产生胶接力。实例证明用SEM（扫描电镜）观察木材胶接层（樟木），发现由导管腔至细胞壁纹孔的各种木材组织内腔中都有胶粘剂渗入。6木材表面胶接示意图72吸附胶接理论固体表面由于范德华力的作用能吸附液体和气体，这种作用即为物理吸附。而它是胶粘剂与被胶接材料间牢固结合的普遍性原因。扩散：液体胶粘剂分子，借助于布朗运动向被胶接材料表面扩散，使二者所有的极性基团或链节相互靠近。加强布朗运动的措施有：升温、加压、降低粘度等。吸附力的产生：当分子间距<5×10-10m时，两种分子便产生

3、吸附作用，并使分子间距进一步缩短，达到能处于最大稳定状态的距离，从而完成胶接作用。结论8范德华力偶极力：极性分子间的引力，即偶极距间的相互作用力。式中：——偶极矩R——距离；T——绝对温度K——波尔兹曼常数诱导偶极力：由于受到极性分子电场的作用而产生的。式中：——分子极化率；——偶极矩（永久，诱导）色散力：非极性分子间的作用力。式中：——分子电离能互相抵消在范氏力中起主要作用9结论胶粘剂与被胶接材料表面间的距离是产生胶接力的必要条件胶接体系内分子接触区（界面）的稠密程度是决定胶接强度的主要因素物质的极性有利于获得高胶接强度，但过高会妨碍湿润过程的进行胶粘剂湿润被胶接材料的表面产生物理吸附必要非

4、充分条件高的胶接强度H2O10醋酸乙烯-氯乙烯-顺丁烯二酸共聚物胶接玻璃时，剥离强度F与-COOH基（羧基）浓度的关系：环氧树脂胶接铝合金时，剪切强度F与环氧树脂中的-OH基含量之间的关系：胶接吸附特性实例11把胶接作用主要归功于分子间的作用力（弱力），不能圆满解释胶粘剂与被胶接物之间的胶接力大于胶粘剂本身的强度这一事实。在测定胶接强度时，为克服分子间的力所作的功，应当与分子间的分离速度无关。但事实上胶接力的大小与剥离速度有关，吸附理论无法解释。理论缺陷12不能解释极性的α-氰基丙烯酸酯能胶接非极性的PS等现象；也不能解释高分子化合物极性过大，胶接强度反应降低的现象；网状结构的高聚物当分子量超

5、过5000时，胶接力几乎消失等现象也不能解释。许多胶接体系无法用范氏力解释，而与酸碱配位作用有关。例：13沥青（酸性）+石灰（碱性）胶接好沥青（酸性）+花岗岩（酸性）胶接差钛酸钡（碱性）+酸性聚合物性能好钛酸钡（碱性）+聚碳酸酯（碱性）性能差14酸碱作用理论Fowkes★被胶接材料与胶粘剂按其电子转移方向划分为酸性或碱性物质；★电子给体或质子受体为碱性物质，反之则为酸性物质；★胶接体系界面的电子转移时，形成了酸碱配位作用而产生胶接力。15氢键可作为酸碱配位作用的一种特殊形式酸碱配位作用实质上是分子间相互作用的一种形式酸碱配位作用可视为吸附理论的一种特殊形式应用于胶粘剂配方设计中163扩散理论链

6、状分子所组成的胶粘剂，涂刷到被胶接材料的表面，在胶液的作用下表面溶胀或溶解。由于胶粘剂的分子链或链段的布朗运动，使分子链或链段从一个相进到另一个相中，二者互相交织在一起，使它们之间的界面消失，变成一个过渡区（层），最后在过渡区形成相互穿透的高分子网络结构，从而得到很高的胶接强度。溶解度参数相近扩散对某些胶接制品的剪切强度不高，而剥离强度很高的成功解释。网络结构过渡区的形成17贡献★线性高分子的胶接体系★轻度交联的高分子胶接体系可解释同种或结构、性能相近的高分子化合物的胶接作用。18提高扩散的措施降低分子量提高接触时间提高胶接温度19局限★不能解释金属和陶瓷、玻璃等无机物的胶接现象★无法解释聚甲

7、基丙烯酸甲酯（Mw=9万，溶解度参数=9.24）和聚苯乙烯（Mw=3万，溶解度参数=9.12）各自以7.5%的溶液共溶于甲苯中，而它们的固相却互不扩散的现象。204化学键胶接理论胶接作用主要是化学键力作用的结果；胶粘剂与被粘物分子间产生化学反应而获得高强度的主价键结合，化学键包括离子键、共价键和金属键，在胶接体系中主要是前二者。化学键力比分子间力大得多。1948年C.H.HofricherJr.等