桥梁加固结构胶配方设计课件

胶黏剂的组成与配方设计1墨江发现2500年前岩画旧石器的巫山岩画阿尔塔米拉岩画1万年前2胶（膠）：古代“胶”用动物的皮煮制而成。3本义：粘性物质,用动物的皮、角或树脂制成；胶粘剂（胶黏剂）：通过界面(表面)层分子（原子）间相互作用，把两个固体材料表面连接在一起的物质或材料，称为胶粘剂。曾用名：粘合剂，粘接剂；小名：胶，胶水。古代：天然动物、植物或矿物（泥、石灰、淀粉、植物油、树脂、鸡蛋、矿物颜料）

近代：主要使用合成树脂、合成橡胶或改性天然高分子（环氧、有机硅、三醛、醇酸树脂、丙烯酸酯、橡胶）1920年前：诞生期1970年前：发展期2000年前：功能化和完善2000年后：专用化和环保化4胶粘剂的诞生和发展三大连接方法：机械连接Rivetingbolting；焊接技术Brazing

welding胶接技术Bonding胶接技术(bonding)胶接技术特别适用于不同材质、不同厚度、超薄规格和复杂构件的连接。5原位固化：颗粒在悬浮液中的位置不变,靠颗粒之间的作用力或者悬浮体内部的一些载体的性质的变化,从而使悬浮体从液态转变成固态。表面物理化学高分子物理与化学有机化学材料力学胶接技术6较短时间内能将可溶,可熔的线型或支化结构高分子化合物、预聚物转变为不溶，不熔的体型结构，并参与化学反应而成

为交联网络的一部分。1.主料固化剂也称为基料、黏料，是使两个被粘物体表面结合在一起时起到主要作用的组分，它决定着胶黏剂的基本性能。胶料2.辅料与助剂促进剂、增塑剂与增韧剂、稀释剂与溶剂、填料、偶联剂、其他助剂胶黏剂及其组成7无机胶料硅酸盐硅酸钠，硅酸盐水泥磷酸盐磷酸－氧化铜，磷酸－氢氧化铝－氧化铜，磷酸－氧化锌硫酸盐石膏硼酸盐硼砂－氧化锌，熔接玻璃金属氧化物氧化锆，氧化铝，氧化钙（石灰），氧化镁－氯化镁，氧化铅金属或硫磺锡－铅合金，硫磺有机高分子胶料天然高分子动物骨胶、皮胶、鱼胶、虫胶、血胶等植物淀粉、糊精、纤维素、树胶、木质素、沥青、生漆、松香,天然橡胶合成高分子树脂型热固型：环氧，酚醛，脲醛，密胺，不饱和聚酯，反应型丙烯酸酯，聚异氰酸酯，有机硅，聚酰亚胺、聚苯并咪唑等热塑型：醋酸乙烯酯，聚氯乙烯，聚丙烯酸及酯类，聚酰胺，聚乙醇缩醛、TPU，EVA，SBR等橡胶型氯丁、丁腈、聚硫、有机硅、丁基、丁苯，SBS，SIS，聚氨酯、聚异丁烯，氟硅橡胶复合型酚醛-丁腈，酚醛-缩醛，酚醛－氯丁，环氧-丁腈，环氧-聚酰胺，环氧-聚硫，环氧-聚砜，环氧-聚氨酯等。8胶黏剂类型固化原理举例溶(乳)液(剂)型胶粘靠溶剂（或水）的挥发，由液体逐步变为固体浆糊塑化由高聚物吸收增塑剂后成为固体烙煎饼、氯乙烯热熔靠温度的变化，固体－熔体－固体沥青反应型由低分子量的单体或预聚物，相互反应交联形成固体AB胶，502胶，环氧胶压敏胶弹性体的粘弹性及增粘剂等分子的浸润性不干胶胶黏剂固化类型9高分子混合液干燥“干燥”：表面无粘性，指干,自粘性表示规定在指定的压力和时间下，流动不超过指定程度所需的最低粘度。指干：103Pa·S；不粘连：107Pa·S10胶黏剂固化类型-溶剂型开始：溶剂从树脂溶液挥发的速度与纯溶剂相近.后期：粘度增高，自由体积减小，溶剂的挥发非均相体系：分散相+分散介质；乳胶粒本身不溶于分散介质；通过表面活性剂而稳定乳胶粒子在微纳米级，大于可见光长度，出现反射、折射，外观为乳白色；粘度较小11胶黏剂固化类型-乳液型凝聚过程示意图关键步骤胶黏剂固化类型-乳液型12模量温度T形变高弹态粘流态玻璃态TgTm温度计钢球热熔胶加热介质（不能溶解或溶胀）钢球钢环托板13胶黏剂固化类型-热熔型PVC糊树脂组成：PVC粉，氯醋粉，DBP，DOP，稳定剂固化原理：（高温互溶体系）粉吸收增塑剂（高温，Tg,355K),软化温度降低，相互流动，流平（热熔性），降温冷却，固化人造革、滴塑、涂料14胶黏剂固化类型-热塑型单体

树脂

预聚物现场聚合在被粘物界面处形成高分子固体膜或胶层单组份多组份复配反应条件双组份（A+B）辐射固化热固化湿固化厌氧固化压力固化15反应条件和形式：胶黏剂固化类型-热固型胶黏剂固化机理举例酚醛，糠醛醛进行烷基化反应酚醛，间苯二酚甲醛，糠醛，糠醇脲醛、三聚氰胺醛与胺进行脱水反应尿醛树脂，三聚氰胺树脂环氧基与活泼氢进行加成尿醛树脂，三聚氰胺树脂叔胺催化阴离子聚合环氧－聚酰胺，环氧－二乙胺，环氧－芳胺，环氧－醚胺，环氧－硫醇；环氧－烯胺湿固化酸酐催化阳离子聚合环氧－迪克纳；环氧－四氢苯酐；环氧－马来酸酐,环氧-甲基迪克纳硫翁盐，碘翁盐光催化阳离子聚合光化环氧胶与过渡金属进行配位聚合异氰酸酯基与含活泼氢聚合物

聚氨酯双组份灌封胶、灌注胶、发泡胶、丙烯酸酯－异氰酸脂胶粘剂与空气中H2O反应单组份聚氨酯密封胶、反应型热熔胶双键过氧化物产生自由基引发第二代丙烯酸酯、高温硫化硅橡胶、不饱和聚酯光敏剂产生自由基引发丙烯酸酯光敏胶、丙烯酸环氧光敏胶与活泼氢加成高温硫化乙烯与含氢硅油、有机硅压敏胶离子聚合氰基丙烯酸酯（502）胶有机硅烷硅烷交联剂与水生成硅醇再与羟基硅橡胶缩合脱羧型（酸性）硅胶、脱醇、脱肟型（中性）硅胶、脱酮型硅胶、有机硅灌封胶16反应型胶黏剂的固化机理粘接基本原理被粘材料被粘材料(B)粘附破坏

Failureofadhesion被粘材料被粘材料17(A)

胶粘剂内聚破坏

cohesionfailureinadhesive(C)被粘材料内聚破坏cohesionfailureinsubstrateend）被粘材料（adher被粘材料(substrate)被粘材料被粘材料(D)混合破坏

Mixedfailure粘接的目的-传递应力机械的作用力－机械粘接理论(mechanicalinteraction)分子水平的微观粘合作用（adhesionbetweenmolecular）①界面分子间的相互作用－吸附理论

(bondenergy-absorption)②界面分子相互溶解和扩散层相互作用-扩散理论

(mixinganddiffusion)③界面分子间电子转移形成双电层相互作用-静电理论

(staticelectricity)粘附表面热力学(thermodynamics

of

adhesion

surface)粘附现象与粘接的吸附理论粘附现象指的是胶粘剂与被粘物在粘接界面上的相互作用.粘接基本原理18辅料与助剂19促进剂：加快固化反应速率凡是能够加快胶黏剂固化反应速率的物质，均称为促进剂。促进剂能缩短固化反应时间、降低固化温度、减少固化剂用量、提高固化反应程度。原理：改变固化反应路径。举例：DMP-30-环氧树脂/酸酐固化；2-乙基-4-甲基咪唑-环氧树脂/双氰胺固化。2.2增塑剂与增韧剂20增塑剂：增加胶黏剂流动性，并使胶膜具有柔韧性的高沸点液体或低熔点的

固体（小分子或低分子，如：邻苯二甲酸二甲酯（乙酯、丁酯、戊酯、辛酯），磷酸三乙酯（丁酯））。机理：通过介入主料大分子之间，降低分子间作用力来增加链的运动能力，提高韧性；胶膜的刚性、强度、热变形温度都会降低。增韧剂：本身分子链具有柔顺性，与主料互溶，固化后部分或全部析出，如：

HTBN,CTBN,ATBN,聚硫橡胶、氯丁橡胶、聚氨酯、热塑性树脂、液晶聚合物、核壳粒子、互传网络。机理：通过相分离，提高剪切强度、玻璃强度、柔韧性、冲击性能，改善脆性和开裂弱点。相关机理包括：银纹-钉锚机理、银纹-剪切带机理辅料与助剂2.3稀释剂与溶剂：降低胶黏剂粘度稀释剂：用来降低胶黏剂粘度的液体。活性和非活性稀释剂，环氧树脂中常用。溶剂：有机溶剂，能够溶解胶料、易挥发而干燥，性能好。有毒、易燃、易爆炸、污染环境、危害安全，正在受到限制。橡胶型胶黏剂中使用。辅料与助剂偶联剂：改善胶黏剂与被粘表面的界面层其他助剂：防老化剂，防霉剂21填料填料的作用多种多样，十分重要——补强、增稠、阻燃、耐磨、硬度、降低收缩性、减少热膨胀系数、增加导热、导电、触变性、提高耐水性、耐热性、耐老化性，延长适用期等。①提高抗冲击性能的填料有：石棉纤维、玻璃纤维、云母粉、铝粉。②提高硬度与抗压性能的填料有：金属及其氧化物如石英粉、氧化铬粉、瓷粉、铁粉、水泥、碳化硼等。③提高耐热性能的填料有：石棉粉、硅胶粉、酚醛树脂、瓷粉、二氧化钛粉。④增加粘附力的填科有：氧化铝粉、瓷粉、钛白粉。⑤增加导热性的填料有：铝粉、铜粉、铁粉、石墨粉。⑥增加导电性的填料有：银粉。⑦增加润滑性的填料有：石墨粉、高蛉土粉、二硫化铝粉。22a.受力情况：