演示文稿合成胶粘剂

演示文稿合成胶粘剂当前第1页\共有54页\编于星期二\10点（优选）合成胶粘剂当前第2页\共有54页\编于星期二\10点第3章合成胶粘剂3.1概述胶粘剂又称粘合剂，简称胶（bondingagent,adhesive），是使物体与另一物体紧密连接为一体的非金属媒介材料。在两个被粘物面之间胶粘剂只占很薄的一层体积，但使用胶粘剂完成胶接施工之后，所得胶接件在机械性能和物理化学性能方面，能满足实际需要的各项要求。

当前第3页\共有54页\编于星期二\10点3.1.1粘接技术的特点优点（１）能粘合用其他方法不能连接的不同种类、形状材料间的物质，如粘接薄膜、纤维、小颗粒等；（２）应力分布面广，比采用机械连接易得到更轻、更牢固的组件。如可以采用夹心板（由蜂窝芯和薄的铝或镁）制造飞机的机翼、尾翼和机身，可以减轻飞机的重量、降低疲劳破坏的可能性；当前第4页\共有54页\编于星期二\10点（３）通过交叉粘接能使各向异性材料的强度、重量比及尺寸稳定性得到改善，如木材本身不均一且对水敏感，经交叉粘接后可变成不翘曲且耐水的层压板；

（４）粘合剂有许多特殊性能，如电容器、印刷线路、电动机、电阻器等的粘合面具有电绝缘性能；当前第5页\共有54页\编于星期二\10点（５）可以粘合异种材料，如铝-纸、铜-钢、纸-木等。两种金属粘合在一起，粘合物件间有粘合剂层隔开，从而可以防止腐蚀。如两种热膨胀系数相差显著的材料粘合在一起，柔性的胶层能降低因温度变化所产生的应力；（６）粘合方法比其他连接方法（焊接、铆钉、螺栓等连接）便于施工，且速度快，经济，美观。缺点及局限性（详教材）当前第6页\共有54页\编于星期二\10点3.1.2胶粘剂的组成及应用胶粘剂的品种很多，其基本组成由基料（主体材料），及配合剂（辅助材料）如固化剂，填料，增韧剂，稀释剂，偶联剂，触变剂，增塑剂等配合而成。(1)基料基料又称粘料、主剂，是决定粘合剂性能的主要组分，能起到胶粘的作用。主要有天然高分子、合成树脂及合成橡胶。天然高分子有淀粉、蛋白质、天然橡胶等。还有无机材料如硅酸盐、磷酸盐等。当前第7页\共有54页\编于星期二\10点（2）固化剂和固化促进剂固化剂又称硬化剂、交联剂，可使小分子或单体聚合，或使线型分子交联成体型。以热固性聚合物为粘料时，必须加入固化剂使粘合组分交联形成体型结构。固化促进剂是加速交联反应，缩短固化时间或降低固化温度的组分。（3）稀释剂稀释剂是为了降低粘合剂粘度、增加流动性、渗透力而使用的低分子化合物，有些稀释剂还能降低粘合剂的活性，延长粘合剂的使用期。

当前第8页\共有54页\编于星期二\10点（4）增塑剂与增韧剂为了改善胶层柔韧性，提高胶层冲击强度而加入的配合剂。（5）偶联剂又称增粘剂。是为了改善粘合剂和被粘物表面之间的界面强度而使用的助剂。偶联剂是具有反应性基团的化合物，可与被粘物表面分子形成化学键合。（6）填料填料的作用是改善粘合性能和降低粘合剂的成本。填料一般是粉末状或细短纤维状。填料的用量要合适，否则会导致粘接性能下降。当前第9页\共有54页\编于星期二\10点（7）其它助剂粘合剂组分除上述必需的组分外，根据粘料的结构性质、用途还需加入防老剂、着色剂、引发剂、促进剂、乳化剂、增稠剂、防霉剂、阻燃剂、稳定剂等组分。3.1.3胶粘剂的分类1.按基料化学成分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。详教材表3-1

当前第10页\共有54页\编于星期二\10点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。

当前第11页\共有54页\编于星期二\10点（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.按用途及受力情况分类粘合剂按受力情况可分为结构胶、非结构胶以及专门用于木材、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。当前第12页\共有54页\编于星期二\10点（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。4.按固化方式分类（1）介质挥发型：水基蒸发型（如聚乙烯醇和乙烯-醋酸乙烯酯共聚乳液型胶粘剂）、溶剂挥发型（如氯丁橡胶胶粘剂）；（2）化学反应型（如α-氰基丙烯酸酯瞬干胶和酚醛-丁腈橡胶等加固化剂型及热固型）；当前第13页\共有54页\编于星期二\10点（3）热熔型（如棒状、粒状与带状的乙烯-醋酸乙烯酯热熔胶）；（4）压敏型。3.1.4胶接基本原理胶接界面的结合包括物理结合和化学结合。当前第14页\共有54页\编于星期二\10点吸附理论吸附理论认为只要胶粘剂能充分润湿被粘物表面，并与之达到良好接触，分子间的引力（范德华力）便产生了胶粘作用。机械结合理论该理论认为，粘合剂浸透到被粘物表面的空隙中，固化后就象许多小钩和榫头似地把粘合剂和被粘物连接在一起，这种细微的机械结合对多孔性表面更为显著。静电理论

该理论认为胶粘剂与被粘接材料接触时，在界面两侧形成双电层，粘合力主要来自于双电层的静电引力。

当前第15页\共有54页\编于星期二\10点扩散理论扩散理论是以粘合剂与被粘物在界面处互溶为依据提出的。化学键理论化学键理论认为粘合剂与被粘合物之间除存在范德华力外，有时还可形成化学键。化学键的键能比分子间的作用大的多，形成较多的化学键对提高胶接强度和改善耐久性都具有重要意义。当前第16页\共有54页\编于星期二\10点3.2热塑性胶粘剂以热塑性树脂为基料的粘合剂，加热熔融软化，冷却固化，遇溶剂可溶解，据固化机理不同分为四类：①通过溶剂挥发实现固化的溶剂型粘合剂；②通过分散剂挥发实现固化的乳液型粘合剂；③通过熔体冷却实现固化的热熔胶；④通过化学反应实现固化的反应型胶粘剂。

当前第17页\共有54页\编于星期二\10点优点:①粘附性较好；②机械强度高；③柔软性好；④使用方便。缺点：

耐热性能和耐化学性能较差。用途：非结构胶。3.2.1聚醋酸乙烯酯及其共聚物胶粘剂主要用于木材、纸制品、纤维、陶瓷、塑料薄膜、发泡聚乙烯等的粘接。当前第18页\共有54页\编于星期二\10点1.聚醋酸乙烯胶粘剂(1)聚醋酸乙烯乳液胶粘剂由醋酸乙烯酯出发，用过氧化物或偶氮二异丁腈作引发剂，通过聚合反应等方法制。优点：黏结强度高、粘度低、使用方便；成本低、无毒、无污染。缺点：耐水性、耐热性差；蠕变性较大。适合于粘接多孔性材料，尤其是木材、纸制品、家具制造业、装饰装潢业、无纺布（医院用一次性床单、手术衣）。当前第19页\共有54页\编于星期二\10点配方（2）聚醋酸乙烯溶液胶粘剂可由单体直接在溶液中聚合制得，也可将固体聚合物溶于适当溶剂（低级酮、卤代烃）中制得。由于树脂的分子量不高，内聚强度不够，加之溶剂难以完全挥发，其粘接强度、耐热性比乳液胶粘剂低。当前第20页\共有54页\编于星期二\10点醋酸乙烯共聚物胶粘剂

聚醋酸乙烯是一种刚性材料，加入增塑剂共混可提高其柔韧性，但共混增塑剂易渗出，不如共聚的作用持久。可与适当的单体(乙烯、氯乙烯、丙烯酸、丙烯酸酯、顺丁烯二酸酯等)共聚合；代表性产品为乙烯-醋酸乙烯的共聚物。

3.2.2聚乙烯醇及其缩醛胶粘剂1.聚乙烯醇（PVA）胶粘剂由聚醋酸乙烯酯水解制得：当前第21页\共有54页\编于星期二\10点聚乙烯醇胶粘剂通常以水溶液的形式使用，在搅拌下将聚乙烯醇胶粘剂及配合剂溶于热水中即成胶粘剂。用途2.聚乙烯醇缩醛胶粘剂聚乙烯醇与醛类进行缩醛化反应可制得聚乙烯醇缩醛。当前第22页\共有54页\编于星期二\10点主要产品为聚乙烯醇缩甲醛和缩丁醛。配方聚乙烯醇（M1700）28份水360份

甲醛20份10%HCl1份10%NaOH3份聚乙烯醇缩甲醛可用作日用胶水；聚乙烯醇缩丁醛具有良好的柔韧性、光学透明性，常用于无机玻璃的黏结以制造安全玻璃、汽车工业的防护玻璃。当前第23页\共有54页\编于星期二\10点3.5丙烯酸酯类胶粘剂指以丙烯酸、甲基丙烯酸及其酯或在分子结构中含有丙烯酸酯的化合物为主体的聚合物或共聚物配制的胶粘剂。特点：无色透明，成膜性好能在室温下快速固化，使用方便，粘接强度高，耐一般酸碱，耐老化，适用于多种材料的粘接。一般都用共聚物如甲酯、乙酯、丁酯等相互配合，或与醋酸乙烯、丙烯腈、甲基丙烯酸酯及其它能交联的官能性单体共聚。聚合原理和单体选择当前第24页\共有54页\编于星期二\10点3.5.2溶液型和乳液型丙烯酸酯系列胶粘剂溶液型丙烯酸酯胶粘剂以(甲基)丙烯酸甲酯、苯乙烯和氯乙橡胶共聚制得的溶液，再与不饱和聚酯、固化剂和促进剂配合而形成溶液型胶粘剂(第一代，FGA)。或由各种丙烯酸酯树脂溶于有机溶剂而成，常用的有机溶剂有二氯甲烷、氯仿、二氯乙烷、四氯乙烷、氯苯等。主要用于对有机玻璃的粘接，可使有机玻璃溶解，互相渗透融为一体，粘接力很强，透明性好、耐水性好、常温固化。当前第25页\共有54页\编于星期二\10点2.乳液型丙烯酸酯胶粘剂丙烯酸乳液粘合剂也是一类应用很广的粘合剂，它是以丙烯酸酯为主要成分与少量丙烯酸或甲基丙烯酸以及其它氯乙烯、醋酸乙烯、苯乙烯等单体在引发剂存在下，经乳液共聚而得到的粘合剂。此类粘合剂的防老化性、耐水性、柔韧性优良，可以不用增塑剂。具内聚力强、粘合强度高、耐老化性、耐水性好，耐皂洗、耐磨、胶膜柔软等性能。当前第26页\共有54页\编于星期二\10点3.5.3反应型丙烯酸酯类胶粘剂单纯的丙烯酸酯单体形成的胶粘剂受热软化、不耐溶剂、抗冲击能力差，添加高分子弹性体对其增韧，能显著地改善聚合物的柔韧性，提高其抗冲击性。第二代丙烯酸酯类胶粘剂（SGA）(1)组成A、主体材料：丙烯酸酯、高分子弹性体溶液、氧化引发剂、稳定剂；B、促进剂：在促进剂作用下，使引发剂产生自由基，从而引发单体和弹性体进行接枝共聚;以及还原引发剂。

当前第27页\共有54页\编于星期二\10点（2）应用与性能特点：粘接迅速，使用方便、强度高；表面不须严格处理可达到较高强度；气味大、有毒，耐热、耐水性有限。主要用于各种铝铭牌、地板砖的粘贴；也可用于金属、塑料、珠宝首饰、玻璃及复合材料粘接。2.第三代丙烯酸酯胶粘剂（TGA）

以光敏剂、增感剂代替过氧化物引发剂与促进剂，由紫外光或电子束固化。特点：固化更快，更稳定，单组分。当前第28页\共有54页\编于星期二\10点3.厌氧胶粘剂（1）特点：与氧接触下能长期保存，在隔绝氧时能自行固化的胶粘剂。（2）组成与作用一般由单体、配合剂（引发剂、促进剂、稳定剂、填料、染料、增塑剂、增稠剂等）组成。非结构胶型：常见单体是三缩四乙二醇双甲基丙烯酸酯，用于金属结构件的紧固密封，如用于管路密封、各种轴套及螺纹的密封。当前第29页\共有54页\编于星期二\10点结构胶型：常见单体有环氧树脂双甲基丙烯

酸酯和二异氰酸双甲基丙烯酸烷酯，用于金属结构件的粘接装配，如防止螺丝松动、锁紧双头螺栓等。当前第30页\共有54页\编于星期二\10点引发剂：引发剂产生自由基而使胶液固化，主要是有机过氧化物。促进剂：使引发剂加速分解，常用胺类促进剂。稳定剂：延长胶液的贮存期，常用对苯二酚、对苯二醌等。其他配合剂（3）厌氧胶的固化厌氧胶的固化是自由基聚合反应，氧气的存在会起阻聚作用。引发剂引发单体产生自由基后，容易吸收氧再与另一自由基结

合，生成稳定的过氧化物；隔绝氧气后，能迅速进行自由基聚合，实现固化。当前第31页\共有54页\编于星期二\10点厌氧胶的固化还受被粘物表面情况的影响，被粘物表面分为三类：A、活性表面：清洁的铜、铁、钢等金属表面能加速胶层固化；B、非活性表面：纯铝、不锈钢、锌、镉、钛等金属表面会使固化速度减慢；C、抑制性表面：经阳极化、氧化或电镀处理的金属表面能抑制厌氧胶的固化。后两类表面应先涂上固化促进剂。3.5.4α-氰基丙烯酸酯胶粘剂一种室温快固型胶粘剂，俗称

瞬干胶，产量较小、价格较贵，

常用的有501、502、504胶。当前第32页\共有54页\编于星期二\10点特点单组份、无溶剂、使用方便；粘接速度快，室温下数秒即可粘接牢固；粘度低、便于涂布，润湿性好、用量少；胶层无色透明，毒性小；耐温、耐水和耐极性溶剂较差；较脆，胶结刚性材料时不耐振动和冲击；稳定性差；价格较贵。胶液组成及作用主剂：α-氰基丙烯酸酯合成方法当前第33页\共有54页\编于星期二\10点

将氰乙酸酯与甲醛发生加成缩合反应，然后加热裂解缩合产物即得：助剂：稳定剂：为防止贮存时发生阴离子聚合而加入的酸性物质，如：SO2、P2O5、醋酸铜、对甲基苯磺酸；阻聚剂：防止贮存时发生自由基聚合，常用对苯二酚；增稠剂：为防止使用时胶液流失而加入的高分子化合物。如有机玻璃模塑粉；增塑剂：提高胶粘剂的韧性，常用磷酸三甲酚酯、邻苯二甲酸二丁酯；其他。当前第34页\共有54页\编于星期二\10点α-氰基丙烯酸酯胶粘剂的固化及应用氰基和酯基具有很强的吸电子性，使α位C带有部分负电荷，在水或弱碱的催化作用下，易进行阴离子聚合而完成固化。应用：501、502胶适用于粘接金属、玻璃、陶瓷等；504、661胶可用于粘接皮肤、血管、骨骼。当前第35页\共有54页\编于星期二\10点3.3热固性胶粘剂热固性树脂粘合剂是在热、催化剂单独作用或联合作用下形成化学键，它固化后不熔化，也不溶解。与热塑性粘合剂不同，热固性粘合剂具有良好的抗蠕变性能，多为结构胶。应用对象可承受高负荷，可适应各种热、冷、辐射和化学腐蚀的环境，有良好的耐久性。热固性粘合剂主要有酚醛树脂、环氧树脂、聚氨酯等。特点:①粘附性较好；②机械强度高；③耐热；④耐化学性好；⑤耐冲击性和弯曲性差。当前第36页\共有54页\编于星期二\10点3.3.1环氧树脂胶粘剂俗称万能胶，是以环氧树脂为基料制备的胶粘剂，能粘接许多金属和非金属材料。1.环氧树脂的种类分子中平均含有两个或两个以上环氧基团的低聚物为环氧树脂胶粘剂的基料，其中双酚A型环氧树脂是最重要的一类，其产量约占环氧树脂的90%以上。制备当前第37页\共有54页\编于星期二\10点

由双酚A和环氧氯丙烷在碱性催化剂作用下缩合而得。2.环氧树脂胶粘剂的其他组分及作用(1)固化剂：环氧树脂与固化剂通过化学反应进行固化，常用的有胺类和酸酐类；当前第38页\共有54页\编于星期二\10点（2）固化促进剂（3）稀释剂（4）增韧剂、增塑剂（5）填料3.环氧树脂胶的配制和使用环氧树脂胶粘剂剥离强度低，耐冲击韧性、耐热性差，常加入一些线形高分子化合物进行改性，常用的有：环氧-聚酰胺胶粘剂，环氧-丁腈胶粘剂。（1）配胶；（2）涂胶和晾置；（3）固化。当前第39页\共有54页\编于星期二\10点3.3.2酚醛树脂胶粘剂是酚醛树脂配以固化剂、改性剂后的胶。特点品种：纯酚醛胶、酚醛环氧胶、酚醛有机硅胶、酚醛橡胶、间苯二酚甲醛胶等。1.酚醛树脂的结构和性质酚醛树脂是由酚类和醛类在酸或碱的作用下合成的聚合物，合成过程中两种单体的摩尔比及催化剂的类型对生成树脂的化学结构和物理性能有很大的影响。当前第40页\共有54页\编于星期二\10点（1）热塑性线型酚醛树脂酚/醛（摩尔比）大于1时，在酸催化下制得的。无定形固体，须在固化剂存在下固化。（2）当酚/醛（摩尔比）小于1时，在碱催化下制得的甲阶热固性酚醛树脂→乙阶→

丙阶。甲阶酚醛树脂（可熔酚醛树脂，热塑性）是可溶可熔性的预聚体。乙阶酚醛树脂（半熔酚醛树脂）在溶剂中溶胀但又不完全溶解，受热软化但不熔化的中间状态。丙阶酚醛树脂（不熔酚醛树脂，热固性）交联固化为不溶不熔的最终状态。当前第41页\共有54页\编于星期二\10点2.酚醛树脂的合成原理羟甲基苯酚在酸性条件下不稳定，会与苯酚发生缩合反应,然后进一步缩合为线性酚醛树脂。当前第42页\共有54页\编于星期二\10点碱中生成多羟甲基苯酚：3.影响酚醛树脂合成的主要因素（1）酚的结构；（2）酚和醛的摩尔比；（3）催化剂。当前第43页\共有54页\编于星期二\10点4.酚醛树脂的固化热固性甲阶酚醛树脂含有多个羟甲基，在加热或酸催化剂作用下，能通过羟甲基发生交联固化，形成不溶不熔的体型结构。热塑性酚醛树脂因羟甲基含量少，需加入固化剂，固化剂受热分解生成大量甲醛，甲醛与苯酚基的邻位或对位进行缩合而交联固化。5.酚醛树脂胶粘剂（1）水溶性酚醛树脂胶粘剂在氢氧化钠催化下，以酚醛摩尔比为0.67时生成的一种水溶性的甲阶树脂，需在加热加压下固化，主要用于纤维板的粘接；加热时溶剂水汽化，污染小，成本低。当前第44页\共有54页\编于星期二\10点（2）醇溶性酚醛树脂胶粘剂在氨水的催化下，以酚醛摩尔比为0.83时生成的一种甲阶树脂，经减压脱水后再用乙醇溶解。加入固化剂后可在室温或略高于室温下固化。（3）常温固化的酚醛树脂胶6.改性酚醛树脂胶粘剂纯酚醛树脂作胶粘剂，性脆、剥离强度低、粘接强度不能满足作为结构胶的要求；加入一些柔性高分子化合物进行改性，可制得多种优良的胶种。当前第45页\共有54页\编于星期二\10点酚醛—缩醛胶粘剂固化时酚醛树脂的羟甲基与缩醛分子中的羟基发生缩合，或与乙酸酯基进行酯交换形成交联的高分子结构。酚醛树脂和聚乙烯醇缩醛比例可根据需要在很大范围内调整（10：1～1：2），使柔软性和耐热性改变；此类胶具有强度高、柔韧性好等性能，广泛用于民航及运输机的生产。当前第46页\共有54页\编于星期二\10点酚醛—丁腈胶粘剂原料：酚醛树脂、丁腈橡胶、硫化剂、促进剂、补强剂；优点：良好的耐热性、耐油性；固化时酚醛树脂和丁腈橡胶之间发生化学反应，形成交联的网状结构，酚醛-丁腈胶既有酚醛树脂的刚性和黏附性，又有丁腈橡胶的韧性和耐介质性，比酚醛-缩醛胶有更好的耐热性和耐油性，是目前航空工业和汽车工业广泛使用的结构胶粘剂。当前第47页\共有54页\编于星期二\10点3.3.3氨基树脂胶粘剂3.3.4聚氨酯胶粘剂以多异氰酸酯和聚氨基甲酸酯为主体的胶粘剂。1.聚氨酯的合成与交联反应聚氨酯通常指有氨基甲酸酯链（NHCOO）的聚合物，它们通常由多异氰酸酯与多元醇反应制得当前第48页\共有54页\编于星期二\10点氨基甲酸交联（与-OH的反应）；取代脲交联（与胺、H2O的反应）；缩二脲交联（与脲基交联）；脲基甲酸酯交联