第六章黏合剂_精细化工工艺学

1、15:01:21,第六章 黏合剂,15:01:21,6.1 概述,6.1.1 概念： 黏合剂又称胶粘剂，是指按照规定程序，把纸、布、皮革、木、金属、玻璃、橡皮或塑料之类的材料粘合在一起的物质。由于黏合剂具有应用范围广，使用简便，经济效益高等特点，随着科学技术的发展，黏合剂正在越来越多地代替机械联结，从而为各行业简化工艺、节约能源、降低成本、提高经济效益提供了有效途径。,第六章 黏合剂,15:01:21,应用举例：,15:01:21,15:01:21,15:01:21,15:01:21,15:01:21,6.1.2 黏合剂的组成,黏合剂通常是一种混合料，由基料、固化剂、填料、增韧剂、稀释剂以及其

2、它辅料配合而成。,15:01:21,1) 基料 基料又称黏料，是构成胶黏剂的主要成分，主要有：天然聚合物、合成聚合物及无机化合物三大类。 2) 固化剂 亦称硬化剂，其作用是使低分子聚合物或单体化合物经化学反应生成高分子化合物，或使线性高分子化合物交联成体型高分子化合物，从而使粘结具有一定的机械强度和稳定性。 3) 填料 填料是为了改善胶黏剂的某些性能，如提高弹性模量、冲击韧性和耐热性，降低线膨胀系数和收缩率，同时又降低成本的一种固体状态的配合剂。 4) 增韧剂 增韧剂为能提高胶黏剂的柔韧性，改善胶层抗冲击性的物质。通常是一种单功能团或多功能团的物质，能与胶料起作用，成为固化体系的一部分结构。,

3、15:01:21,5) 稀释剂 稀释剂是一种能降低胶黏剂粘度的易流动的物质，可以使胶黏剂具有良好的渗透力，改善胶黏剂的工艺性能。 6) 偶联剂 偶联剂是一种既能与被粘材料表面发生化学反应形成化学键，又能与胶黏剂反应提高胶接接头界面结合力的一种配合剂。 7) 触变剂 触变剂是利用触变效应，使胶液静态时有较大的黏度，从而防止胶液流挂的一类配合物。 8) 增塑剂 增塑剂具有在胶黏剂中能提高胶黏剂的弹性和改善耐寒性的功能物质。,15:01:21,6.1.3 胶粘剂的分类,胶粘剂种类繁多，组分各异，有多种分类方式。 1、按物理形态分类： 1）水溶液型 2）乳液（水基）型 3）无溶剂型、 4）固态型、 5

4、）膏状或糊状 2、按化学成分分类： 1）无机胶粘剂 2）有机胶粘剂 3、按固化方式分类 1）水基蒸发型胶粘剂 2）溶剂挥发型胶粘剂 3）热熔型 4）化学反应型 5）压敏型,15:01:21,4、按来源分： 1）天然胶粘剂 动物胶：皮胶、骨胶、虫胶、酪素胶、血蛋白胶、鱼胶等类； 植物胶：淀粉、糊精、松香、阿拉伯树胶、天然树胶、天然橡胶等 类； 矿物胶：矿物蜡、沥青等类。 2）合成胶粘剂 合成树脂、合成橡胶型、橡胶树脂型 合成树脂型： 热塑性： 纤维素酯、烯类聚合物（聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、过氯乙烯、 聚异丁烯等）、聚酯、聚醚、聚酰胺、聚丙烯酸酯、a-氰基丙烯酸 酯、聚乙烯醇缩醛、乙烯-乙酸乙烯酯

5、共聚物等类； 热固性： 环氧树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰-甲醛树脂、有机硅树 脂、呋喃树脂、不饱和聚酯、丙烯酸树脂、聚酰亚胺、聚苯并咪唑、 酚醛-聚乙烯醇缩醛、酚醛-聚酰胺、酚醛-环氧树脂、环氧-聚酰胺 等类；,15:01:21,合成橡胶型： 氯丁橡胶、丁苯橡胶、丁基橡胶、丁钠橡胶、异戊橡胶、聚硫橡胶、聚 氨酯 橡胶、氯磺化聚乙烯弹性体、硅橡胶等类； 橡胶树脂型： 酚醛-丁腈胶、酚醛-氯丁胶、酚醛-聚氨酯胶、环氧-丁腈胶、环氧-聚 硫胶等类。 5、 按受力情况分： 1）结构胶黏剂 2）非结构胶黏剂,15:01:21,6.1.4 胶粘剂的性能,耐温性,低污染性,粘接无破坏性,轻质性,15:0

6、1:21,6.1.5 胶粘剂的应用,胶粘剂除有传统的粘接用途，还有一些新的、巧妙的应用。,15:01:21,6.1.6 胶粘剂发展趋势,1）发展无溶剂性胶粘剂 现行的许多胶粘剂都含有大量挥发性很强的溶剂,这些溶剂不仅危害人的身心健康,而且会破坏大气层中的臭氧层。近年来,引起了公众和政府的高度重视,这样自然给胶粘剂工业带来了一种新的发展趋势,即向无溶剂的胶粘剂发展。 2)发展纳米胶粘剂 纳米胶粘剂是材料领域的重要组成部分,发展纳米胶粘剂,有可能在席卷全球的“纳米经济”急战中,抢夺一个技术制高点。纳米胶粘剂将成为一颗耀眼的新的科技明星。 3)发展多功能胶粘剂 当一种胶粘剂同时具有多种功能的时候,它

7、的应用价值往往陡增,所以多功能胶粘剂是胶粘剂工业的发展趋势之一。 4)发展军事、国防用胶粘剂 发展军事、国防用胶粘剂是未来战争和防恐、反恐的需要,因此它必定有着长足发展。,15:01:21,6.2 粘接原理,胶接是两个不同的物体在接触时发生的相互作用。 6.2.1 胶接界面 1） 胶接作用 是胶粘剂分子与被胶接物分子界面发生吸附作用。（包括物理吸附和化学吸附） 特点： （1） 范德华力和氢键力 （2） 具有热力学平衡 （3） 根据胶接功可计算胶接强度 （4） 润湿影响胶接强度 2） 胶接界面 胶接界面由被粘物表面及其吸附层和靠近被粘物表面的底胶和胶黏剂组成。,15:01:21,胶接界面具有下列

8、特征： （1）界面中胶粘剂/底胶和被粘物表面以及吸附层之间无明显边界 （2）界面的结构、性质与胶粘剂/底胶和被粘物表面的结构、性质是不同的，这些性质包括强度、模量、膨胀性、导热性、耐环境性、局部变形和抵抗裂纹扩展等。 （3）界面的结构和性质是变化的，随物理的、力学的、环境的作用而变化，并随时间而变化。,15:01:21,影响界面结合的主要因素： (1)被粘物表面的化学状态和吸附量 (2)被粘物表面的底纹结构 (3)胶黏剂/底胶分子的链结构、黏度和粘弹性 (4)胶黏剂/底胶/被粘物表面的相容性和各组成及其界面对应力-环境作用的稳定性。 (5)交接工艺（包括涂胶方法、晾干温度、晾干时间、升温速率及

9、降温速率等）,15:01:21,6.2.2 胶黏剂对被粘物表面的润湿,1） 润湿的热力学问题,液体在水平固体表面上的接触角,液体润湿固体程度： 90 不能很好润湿； 90 能很好润湿； =0 液体能够在表面上自发展开,15:01:21,Wenzel关系式,式中：r-粗糙度系数 A-真实表面积 A-表观表面积 -真实接触角,90度，易于润湿的表面由于凹凸而更有利于润湿； 90度，难于润湿的表面由于 凹凸而更难润湿；,15:01:21,6.2.3 润湿的动力学问题,（Rideal-Washburn式）：,式中：粘度为，表面张力为的流体流过半径为R、 长度为L的毛细管所需的时间为t：,15:01:2

10、1,6.2.4 表面吸附对润湿的影响,（1） 表面易吸附各种气体、水蒸汽和杂质而形成吸附层； （2） 吸附层会改变接触角大小； （3） 清洗处理，表面处理； （4） 加入某些表面活性物质。,15:01:21,6.2.5 黏附机理,胶接作用是胶粘剂分子与被胶接物分子界面发生吸附作用。（物理吸附和化学吸附） 特点： （1） 范德华力和氢键力 （2） 具有热力学平衡 （3） 根据胶接功可计算胶接强度 （4） 润湿影响胶接强度 1）吸附理论 吸附理论认为胶接过程分两个阶段 第一阶段：胶粘剂分子通过布朗运动，向胶接物体表明移动扩散，使二者的极性基团或分子链段互相靠近。 第二阶段：吸附力产生。作用能E如下

11、,试中： 分子偶极矩；I分子电离能；R分子间距离 极化率；k波耳兹蔓常量；T热力学温度,15:01:21,15:01:21,吸附理论的缺陷： （1）解释不了胶粘剂与被胶粘物之间的胶接力大于胶粘剂 本身的强度。 （2）解释不了胶接强度大小与分子间的分离速度关系。 （3）解释不了对于高分子化合物极性过大，反而胶接强度 降低。 （4）解释不了水的影响。,15:01:21,2） 静电理论,该理论认为：在胶接接头中存在双电层，胶接力来自双电层的静电 引力。 胶接功等于电容器瞬间放电的能量，计算公式如下：,式中：WA胶接功；Q电荷表面密度； h放电距离；介质的介电常数,15:01:21,15:01:21,

12、3) 扩散理论 观点：胶粘剂和被粘物分子通过相互扩散而形成牢固接头。 特点： （1）胶接强度与接触时间，胶接温度，胶接压力，胶层厚度有关系。 （2）胶粘剂分子量越高越不利扩散。 （3）分子链的柔韧性增加，侧基减少，有利分子扩散，胶接强度也有增加。 （4）极性与极性和非极性与非极性聚合物之间都具有较高的粘附力。 缺点： 不能解释高聚物以外的胶粘现象。,15:01:21,4) 机械结合理论 观点： 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椎头似地把粘合剂和被粘物发生纯机械咬和与镶嵌，这种细微的机械结合对多孔性表面更为显著 。 特点： 机械连接力和摩擦力有关。 缺点： 对非多

13、孔材料黏结无法解释。,15:01:21,5) 化学键理论 观点： 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。 优点： 对胶接现象可以部分解释。 缺点： 无法解释不发生化学反应的胶接现象。 6) 其它胶接理论,15:01:21,总结 胶接过程是一个复杂的过程，以上几种胶接理论即有实验事实作依据，又都存在有局限性 对于固体和胶粘剂产生胶接作用的原因，可概括为： （1）相1和相2机械结合作用。包括： 胶钉理论（anchoring）； 被胶接固体经表面处理后产生触须（whisker

14、）状凸起，相1与相2纠缠咬合（interlocking）。 （2）相1和相2的化学吸附结合作用。包括： 通过相互扩散，在分子之间产生分子间的拉引作用力（内聚力）； 相1相2密切接触，产生分子间的拉引作用力； 相1和相2通过化学键结合在一起。 胶接效果是主价力、次价力、静电引力和机械作用力等综合作用的结果。,15:01:21,6.3 粘接工艺,6.3.1 胶黏剂的选择 胶黏剂的选择应考虑以下五个方面： （1）根据被粘接材料的性质来选择胶黏剂 黏结极性材料应选择极性强的胶黏剂 对于弱极性材料，可选择高反应性胶黏剂 （2）根据胶接接头被应用的场合及受力情况来选择胶黏剂 根据粘结接头在应用时的受力大小

15、、种类、持续时间、使用温度、 冷热交变周期和介质环境选择胶黏剂。 （3）根据粘接效率和粘接成本来选择胶黏剂 （4） 在同材料或不同材料间实施胶接时，应对胶粘剂进行选择 胶接工艺中最主要三个环节： （1）选择胶粘剂 （2）胶接接头设计 （3）表面处理,15:01:21,6.3.2 粘接工艺步骤 1） 表面处理 对被粘零件的待粘表面进行修配，使之配合良好；对被粘表面进行不同的表面处理。 遵循的基本原则： 提高表面能、增加粘接表面积、除去粘接表面的污物及疏松层。 表面处理的方法： （1）溶剂及超声波清洗法。 （2）机械处理法。 （3）化学处理法。 （4）放电法， 2） 胶黏剂的涂布 常用的有刷涂法、

16、还有琨涂法及喷涂法等。 3） 胶黏剂的固化 主要通过物理的方法固化，亦可采用化学方法使胶黏剂分子交联成体型结构而固化。,15:01:21,6.4 合成聚合物胶粘剂,6.4.1 热塑性树脂胶粘剂热塑性高分子胶粘剂是以线型聚合物为粘料，很容易配制成溶液状，乳液状或熔融状粘合剂进行粘接操作，使用方便。固化过程中不产生交联反应，而是通过溶剂或分散介质的挥发或熔体冷却成为胶层、产生粘接力。 优点：柔韧性、耐冲击性、初粘力高、贮存稳定性好等。 缺点：耐热性、耐溶剂性较差，胶接强度相对较低，常温下往往有蠕变倾向。 应用：非结构件的胶粘，如纸张、木材、皮革、纤维制品等低受力物品的粘接。热塑性聚酰胺、聚酯等也用

17、于金属、金属与塑料、橡皮间的粘接。,15:01:21,1） 聚醋酸乙烯酯粘合剂 以醋酸乙烯为单体经聚合得到一种热塑性树脂胶粘剂。 聚醋酸乙烯酯形成机理： 自由基加聚反应机理，自由基通常由有机过氧化物分解产生。反应一般需要在室温以上。聚醋酸乙烯一般可配置成乳液胶黏剂、溶液胶黏剂、热熔胶及醋酸乙烯共聚物胶黏剂等。 聚醋酸乙烯酯胶粘剂应用： 乳液型和溶液型：主要用于木料、纸制品、书籍、无纺布、发泡聚乙烯等,15:01:21,（1）聚醋酸乙烯酯乳液胶黏剂 特点： a.良好的操作条件 b.常温硬化胶，硬化速度快 c.使用方便，不必加热 d.水为分散介质，成本低 缺点： a.耐水和耐湿性差 b. 耐热性差

18、，（4090oC） （2）聚醋酸乙烯酯溶液胶：由溶液聚合制得或将固体聚合物溶解在溶剂中制成溶液。也靠溶剂挥发，达到一定强度。,15:01:21,2）聚乙烯醇及聚乙烯醇缩醛胶粘剂: 制备： 聚醋酸乙烯酯水解制聚乙烯醇，聚乙烯醇与醛类进行缩醛化反应 得到聚乙烯醇缩醛胶粘剂。 应用： 将聚乙烯醇和水在加热下溶解可直接得到水溶性胶粘剂。通常命 名用的聚乙烯醇牌号为PVA-1788，其醇解度为88%，平均聚合度为1700。 若醇解度太低水溶性不好，醇解度太高则容易结晶，粘合效果下降。 优点： 较高的耐溶剂、耐油、耐动物油脂的性能。 因聚乙烯醇胶粘剂价格低、无毒、主要用于纺织上胶和黏合纸制品， 亦可用于建

19、筑、化妆品、木材、皮革加工等方面。,15:01:21,3） 丙烯酸粘合剂: 丙烯酸胶黏剂是指以丙烯酸、甲基丙烯酸、酯类为主体的聚合物或共聚物所配制成的胶黏剂。主要有乳液、溶液和液体树脂三种形态。具有无色透明、成膜性好、能在室温下快速固化、使用方便、粘接强度高、耐酸碱及耐老化等优点。 分类： 氰基丙烯酸酯胶粘剂 丙烯酸酯胶粘剂 厌氧胶黏剂,15:01:21,（1） 氰基丙烯酸酯胶粘剂 很容易在水或弱碱的催化作用下进行阴离子型聚合；酯基碳链越长，其韧性和耐水性越好，但胶结强度下降。 氰基丙烯酸酯胶粘剂的固化 在弱碱水（空气中）的催化下进行阴离子聚合： nCH2=C(CN)COOR+H2O(-CH2

20、-C(CN)COOR-)n 5秒至几分钟就可粘住，24-48h可达最佳强度。,15:01:21,氰基丙烯酸酯胶粘剂特点： 单组份、无溶剂、使用方便； 粘接速度快； 粘度低、润湿性好、用量少、胶层透明； 对各种材料具有良好的胶粘强度； 不宜大面积使用； 耐温、耐水和耐极性溶剂较差； 较脆，胶结刚性材料使不耐振动和冲击 价格较贵 氰基丙烯酸酯胶粘剂用途： 金属、玻璃、陶瓷、宝石、有机玻璃、硫化橡胶、硬质塑料等。 聚氰基丙烯酸乙酯及高级醇酯能溶于丙酮、甲乙酮等溶剂中，所以胶接接头不能与这些溶剂接触。,15:01:21,（2）丙烯酸酯胶粘剂 特点： 有大量的丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯等单体供选择； 这些单

21、体很容易和大量的其它烯烃单体聚合； 此类胶粘剂可制成各种物理形态：如溶液、乳液、悬浮液及热熔性固体等； 在聚合物链上，可以带不同的官能团，以适应不同要求：热熔性或热固性、弹性体或水溶性 a.乳液型丙烯酸酯类胶粘剂： 乳液型丙烯酸酯类胶粘剂的聚合包括单体、水、引发剂、乳化剂、缓冲剂和保护胶体等； 具有粘接力强、耐光老化性好、耐皂洗、耐磨、胶膜柔软等 特点； 主要用于织物方面，如无纺布用等，还可用于压敏胶液、粘接聚氯乙烯片材及皮革等。,15:01:21,b. 溶液型丙烯酸酯类胶粘剂 以甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯和氯乙橡胶共聚，再与不饱和聚酯、固化剂和促进剂配合形成胶粘液； 具有耐水、耐油的优点，但膜柔

22、韧性较差。 主要用于有机玻璃、聚苯乙烯、硬聚氯乙烯、ABS塑料等的粘接。,15:01:21,c. 反应型丙烯酸酯类胶粘剂 称为第二代 丙烯酸酯类胶粘剂（SGA）； 它通常以甲基丙烯酸酯、高分子弹性体和引发剂溶液为主剂、而以促进剂溶液为底剂。使用时，将主、底剂分别涂在两个粘面上，两面接触，立即发生聚合反应； 主要用于金属、塑料、珠宝首饰、玻璃及复合材料粘接。 反应性丙烯酸酯类胶粘剂优点： 室温固化温度快； 使用时，双组分胶剂不需称量混合，使用方便； 能粘接金属和非金属材料； 粘接强度高，抗冲击性和剥离强度高。 主要用于铝铭牌、瓷砖、地板，适合钢、铜、铝、玻璃、硬质PVC、有机玻璃等粘接。,15:

23、01:21,3） 厌氧胶粘剂 由甲基丙烯酸酯单体、引发体系等组成的一类能与氧（空气）接触下长期保存，在隔绝氧（空气）时候又能迅速固化的一类胶黏剂。 一般为单组份，易湿润渗透，耐环境，耐介质性能好，扭曲强度好的特点。 主要由单体、引发剂、促进剂、稳定剂、粘度调节剂等组成。 热塑性塑料和多孔性材料不宜用厌氧胶。,15:01:21,6.4.2热固性树脂胶粘剂,热固性树脂胶粘剂是以中低分子量、且含有高反应性基团的聚合物为粘料的胶粘剂，在加热（或/和固化剂）作用下，聚合物之间发生交联反应，形成不溶、不熔的胶层而达到粘接目的的合成树脂胶黏剂。 特点： 聚合物分子量小易扩散渗透，粘接力强，胶层耐热性、耐蠕变

24、性及耐化学性好。 缺点： 起始粘接力小，固化后易产生体积收缩和内应力，使胶接强度下降，所以往往需加压、加入填料来弥补这些不足，因此耐冲击和耐弯曲性差。,15:01:21,分类： 热固性高分子胶粘剂主要有（常温固化或加热）： 1）氨基树脂胶粘剂 2）酚醛树脂胶粘剂 3）环氧树脂胶粘剂 4）热固性丙烯酸树脂胶粘剂 5）芳杂环聚合物胶粘剂 6）聚氨酯胶粘剂 7）不饱和聚酯胶粘剂 8）脲醛树脂胶粘剂 9）压敏胶粘剂 10）间苯二酚甲醛树脂胶粘剂 11）三聚氰胺甲醛树脂胶粘剂,15:01:21,1）酚醛树脂 酚醛树脂的合成及固化原理：,15:01:21,固化（温度150180oC，适当加压0.3-1.5

25、MP),15:01:21,（1） 未改性酚醛树脂 a.酚钡树脂，配方如下：,15:01:21,b. 醇溶性酚醛树脂胶 例：2124型胶，配方如下： 醇溶性酚醛树脂 100 石油磺酸 180200 使用工艺与性能与酚钡树脂相同，但因为没有游离的酚存在，毒性小。 c. 水溶性酚醛树脂胶 特点： 游离酚含量小于2.5，对人体危害小，节省有机溶剂，成本低。 应用： 高级胶合板，塑料等。固化温度120145oC，压力0.292.06MP。,15:01:21,（2） 改性酚醛树脂胶粘剂 改性目的： 提高胶接韧性，耐介质性 a. 酚醛丁睛胶粘剂, 具有良好的耐热性、耐油性，使用温度可达180，是目前汽车工业

26、和航空工业最重要的结构胶之一。 酚醛树脂主体 丁睛改性成分 配比为1：1较好 型号：J01， J03， J04， J015， J16等 b. 酚醛聚乙烯醇缩醛胶粘剂 特点： 耐低温和较高温度 耐大气老化 耐介质 较佳配比约5：2,15:01:21,c.酚醛尼龙胶粘剂 SY7型配方： 羟甲基尼龙 80 酚醛树脂 20 乙醇 250 胶接条件： 压力：0.3MP， 温度：155oC， 时间：1小时固化,15:01:21,2）热固性树脂胶粘剂 （1）环氧树脂胶粘剂 环氧树脂胶粘剂：由环氧树脂、固化剂、促进剂、改性剂、稀释剂、填料等组成的液态或固态胶粘剂。 胶粘过程是一个复杂的物理和化学过程，包括浸润

27、、粘附、固化等步骤，最后生成三维交联结构的固化物，把被粘物结合成一个整体。 胶接性能(强度、耐热性、耐腐蚀性、抗渗性等)不仅取决于胶粘剂的结构和性能以及被粘物表面结构和胶粘特性，而且和接头设计、胶粘剂的制备工艺和贮存以及胶接工艺等密切相关，同时还受周围环境(应力、温度、湿度、介质等)的制约。,15:01:21,应用： 由于环氧胶粘剂的粘接强度高、通用性强，曾有“万能胶”、“大力胶”之称。已在航空、航天、汽车、机械、建筑、化工、轻工、电子、电器以及日常生活等领域得到广泛的应用。 我国环氧树脂胶粘剂研究应用状况： 可对金属与大多数非金属材料之间进行粘接，广泛用于建筑、汽车、电子、电器及日常家庭用品

28、方面。国内生产环氧树脂胶粘剂工厂有100多家，分布较分散，年产量约为1万吨。,15:01:21,环氧树脂胶粘剂组成和特点： 主要由环氧树脂、固化剂、增韧剂、填充剂等构成； 具有良好的粘接强度和耐环境性，电绝缘性能优良、品种繁多。 环氧树脂性能指标： 环氧值：100g环氧树脂中的所含环氧基的份数（摩尔数）； 环氧当量(EEW)：含1克当量环氧基的环氧树脂的质量（g）环氧树脂的种类 种类繁多，包括缩水型甘油基与环氧化烯烃两类，。 双酚A缩水甘油醚型环氧树脂简称双酚A环氧树脂是最重要一类，占总产量90%以上（次甲基、醚键等柔软性，苯环刚性，两端的环氧基活泼，可形成羟基和醚键）,15:01:21,环氧

29、树脂的固化固化剂：胺类、羧酸、酸酐、酚和硫醇等,15:01:21,环氧树脂胶粘剂类型（分类方法尚未统一） 按胶粘剂的形态分： a 无溶剂型胶粘剂、 b (有机)溶剂型胶粘剂、 c 水性胶粘剂(又可分为水乳型和水溶型两种)、 d 膏状胶粘剂、 e 薄膜状胶粘剂(环氧胶膜)等,15:01:21,按固化条件分： a 冷固化胶(不加热固化胶)。又分为： 低温固化胶，固化温度15； 室温固化胶，固化温度15-40。 b 热固化胶。又可分为： 中温固化胶，固化温度约80-120； 高温固化胶，固化温度150。 c 其他方式固化胶，如光固化胶、潮湿面及水中固化胶、潜伏性固化 胶等,15:01:21,按胶接强

30、度分类: a 结构胶 抗剪及抗拉强度大，而且还应有较高的不均匀扯离强度，使胶接接头在长时间内能承受振动、疲劳及冲击等载荷。同时还应具有较高的耐热性和耐候性。通常钢-钢室温抗剪强度25MPa，抗拉强度33MPa。不均匀扯离强度40kN/m。 b 次受力结构胶 能承受中等载荷。通常抗剪强度17-25MPa，不均匀扯离强度20-50kN/m。 c 非结构胶 即通用型胶粘剂。其室温强度还比较高，但随温度的升高，胶接强度下降较快。只能用于受力不大的部位。,15:01:21,按用途分类 a 通用型胶粘剂。 b 特种胶粘剂。 如耐高温胶(使用温度150)、耐低温胶(可耐-50或更低的温度)、应变胶(粘贴应变

31、片用)、导电胶(体积电阻率10-310-4cm)、密封胶(真空密封、机械密封用)、光学胶(无色透明、耐光老化、折光率与光学零件相匹配)、耐腐蚀胶、结构胶等。 此外也可按固化剂的类型来分类。有： 如胺固化环氧胶、酸酐固化胶等。还可分为双组分胶和单组分胶，纯环氧胶和改性环氧胶(如环氧-尼龙胶、环氧-聚硫橡胶胶、环氧-丁腈胶、环氧-聚氨酯胶、环氧-酚醛胶、有机硅环氧胶、丙烯酸环氧胶等)。,15:01:21,3） 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统称。 包括：间苯二酚甲醛，脲醛和三聚氰胺甲醛树脂胶粘剂 聚氨酯通常指有氨基甲酸酯链的聚合物，通常有多异氰酸酯与多元醇反应制得,15:0

32、1:21,聚氨酯胶粘剂研究应用状况： 能粘接多种材料，粘接后在低温或超低温时仍能保持材料理化性质，主要应用于制鞋、包装、汽车、磁性记录材料等领域。近几年，国内聚氨酯胶粘剂年产量以平均30的速度增长。国内现约有170家工厂在生产100多种不同规格的此类胶粘剂。,15:01:21,交联反应: 氨基甲酸酯交联； 取代脲交联； 缩二脲交联； 脲基甲酸酯交联； 酰脲交联；,15:01:21,氨基甲酸酯交联 多异氰甲酸酯化合物（或端异氰酸酯基聚氨酯）和多羟基化合物（如三羟基丙烷、甘油、多官能端羟基聚氨酯等）反应，形成氨酯键交联,15:01:21,取代脲交联异氰酸酯和胺、水反应，形成脲键，成为大分子或网状结

33、构：,15:01:21,缩二脲交联异氰酸酯和脲可进一步反应形成缩二脲链，使聚氨酯大分子链形成交联的网状结构，使之具有较大的抗蠕变性能和耐热性能：,15:01:21,脲基甲酸酯交联异氰酸酯和聚氨酯分子中的氨酯基反应生成脲基甲酸酯，形成网状结构（需140以上）：,15:01:21,酰脲交联 异氰酸酯基与酰胺基交联形成酰脲,15:01:21,聚氨酯胶粘剂的类型按化学性能： 多异氰酸酯类； 预聚体胶粘剂类； 用多异氰酸酯改性的聚合物类。 按使用形态： 无溶剂型； 溶剂型； 热熔型； 水基型,15:01:21,多异氰酸酯类 可单独使用或与橡胶混合使用：异氰酸酯与金属、纤维等表面的羟基发生化学反应；异氰酸

34、酯可溶解橡胶，在橡胶中聚合。 预聚体胶粘剂类由多官能活泼氢化合物与过量的多异氰酸酯反应而得到。为了提高强度，可加入交联剂，所有多官能活泼氢的化合物多可以作为交联剂，常用的有： 多元醇 HO和多元胺 HnN,15:01:21,用多异氰酸酯改性的聚合物类 为含活泼氢聚合物或与多异氰酸酯化合物得到的具有活泼氢的聚合物，包括聚酯、聚醚、端羟基聚氨酯、聚乙烯醇等。异氰酸酯用量接近聚合物的羟基当量，因此聚合物的分子量大大增加。,15:01:21,聚氨酯胶粘剂的特性: 粘接力强，使用范围广 分子链中含有异氰酸酯基（-NCO）和氨基甲酸酯基（NH-COO-）具 较高的极性和活性。可以与很多含活性氢的管能团（-

35、OH,-COOH,-NH2,- SH,-CONH2)反应,形成界面化学键结合；而且分子间形成氢键，有较高 的内聚力。对木材、金属、塑料、纤维，甚至对能被它溶解的非极性材 料（如聚苯乙烯等）具有良好的粘接力。 可配制不同硬度的胶粘剂 可在常温下固化； 突出的低温性能：在250仍能保持较高的玻璃强度； 多异氰酸酯单体毒性大，易水解，施工中要求环境湿度小； 双组份，固化时间长； 多数聚氨酯胶耐热性不好； 内聚强度不高，多用作非结构性胶。,15:01:21,用途: 制鞋：对各种制鞋用材料均能进行良好的粘接； 汽车工业：工艺简单，耐汽油性好，具有优良的柔软性和结构强度。 塑料加工、包装业、建筑也以及低温

36、工程：粘接力强、适应面广、耐低温。,15:01:21,6.5 合成橡胶胶黏剂,特点： (1) 良好粘结性 (2) 抗震，蠕变性好，韧性好 (3) 强度好 (4) 成膜性好 分类： 1）非硫化型： 将生胶与防老剂、补强剂等混炼后溶于有机溶剂中制得。价廉，使用方便，但耐热性和耐化学性较差； 2） 硫化型： 将生胶与硫化剂、促进剂、补强剂、增粘剂等混炼后，溶于有机溶剂中制得。耐热性和耐化学性较好。,15:01:21,6.5.1 氯丁橡胶胶黏剂 氯丁橡胶胶黏剂主要由填料型 、树脂改性型、室温硫化型三种。 基本组成： 硫化剂（氧化镁、氧化锌）： 促进剂； 防老剂：提高胶膜的热氧老化性能，改善储藏稳定性；

37、 溶剂（醋酸乙酯、汽油、甲苯）； 填充剂（碳酸钙、陶土、碳黑）； 补强剂,15:01:21,1） 填料型氯丁橡胶胶黏剂配方 通用氯丁橡胶 100 氯化镁 8 碳酸钙 100 防老剂 2 氧化锌 10 汽油 136 乙酸乙酯 272,15:01:21,2）室温硫化型氯丁橡胶胶黏剂配方 氯丁多异氰酸酯胶液 通用氯丁橡胶 100 防老剂 2 氯化镁 4 氯化锌 5 优点： 耐燃、耐溴氧、耐大气老化；具有良好的耐油、耐溶剂、耐化学试剂的性能； 缺点： 储存稳定性较差，耐寒性不够。,15:01:21,6.5.2 丁腈橡胶胶粘剂,6.5.2 丁腈橡胶胶黏剂 丁腈橡胶是由丁二烯与丙烯腈经乳液共聚制得，根据丙

38、烯腈的含量，有丁腈-18、丁腈-26、丁腈-40几种类型。 配方： 硫化剂：硫黄和硫载体，有机过氧化物 补强剂：炭黑、氧化铁、氧化锌、硅酸钙、二氧化硅、二氧化钛、陶土。 增塑剂：硬脂酸、邻苯二甲酸酯类、磷酸三甲酚酯或醇酸树脂。 防老剂：没食子酸丙酯 溶剂：丙酮、甲乙酮、甲基异丁酮、醋酸乙酯、醋酸丁酯及甲苯、二甲苯等。,15:01:21,6.5.3 其他橡胶胶黏剂,1） 硅橡胶型胶粘剂 特性: 具有有机和无机二种化合物特点 耐高温、耐腐蚀、耐候、耐环境； 形成螺旋结构，非常柔软 分类:高温固化、室温固化和低温固化。 室温固化（RTV）： 混合前混合料可以流动，使用时不用稀释剂，操作简便。 可分为

39、单组份和双组分。,15:01:21,配方组成: 填料 : 提高机械强度、耐热性和粘附性，如白碳黑，二氧化硅等 增粘剂: 提高粘附性，如有机硅氧烷，硅酸酯、钛酸酯，硼酸等 交联剂： 如硅酮交联，如甲基三乙酰氧基硅烷 催化剂： 缩短表干时间，如二丁基锡、辛酸锡、异丁基钛酸酯,15:01:21,半透明脱酸型室温硫化硅橡胶配方: 端羟基封端聚二甲基硅氧烷 ： 100 份 201硅油（稀释剂和增塑剂） ： 20-50份 甲基三乙酰氧基硅烷（交联剂）： 3-9份 气相二氧化硅（触变剂） 10-25份 二月桂酸二丁基锡（催化剂） 0.01-0.1份,15:01:21,6.6 无机胶黏剂与天然胶黏剂,6.6.

40、1.无机胶粘剂 即由无机盐、无机酸、无机碱和金属氧化物、氢氧化物等无机物组成的胶粘剂。 分类 按化学成分分类：硅酸盐，磷酸盐，硫酸盐，硼酸盐等。 按固化机理分类：气干型，水固型，热熔型，反应型。 特点：耐热性，阻燃性，耐光性，耐油性比有机胶粘剂好，抗 老化，原料价廉，（一般耐9001000） A 热熔型胶粘剂 低熔点金属（如锡焊），玻璃陶瓷等 B 水固型胶粘剂： 有水泥，石膏,15:01:21,种类： 水泥类：普通水泥、矾土水泥； 磷酸盐胶粘剂：用于金属胶粘，如ZnH-PO4.3H2O牙科用，磷酸氧化铜用于陶瓷、硬质合金胶粘； 玻璃胶粘剂类：熔接玻璃，它们以硼酸盐为基础，如PbO-B2O5-Z

41、nO 水基无机物：硅酸钠、硅酸钾等。 （1）水基无机物 有硅酸钠、硅酸钾等，主要用于玻璃与玻璃、金属与金属以及金属与其它材料、纸张与纸张以及纸张与其它材料、木材与木材以及木材与其它材料的粘接。 特点：耐热性好、性质脆、 通式：M2O.nSiO2.H2O来表示。 其中：M为Li, Na ,K；n 为SiO2和H2O的比值，与性能有密切关系。以硅酸钠为例，当n=3 粘接温度最高，当n=5耐水性最小， 耐水性 Li+K+Na+。,15:01:21,2）磷酸盐类胶粘剂 基料： 由酸式磷酸盐、偏磷酸盐、焦酸盐为基料或直接由酸与金属氧化物、卤化物、氢氧物、碱性盐类、硅酸盐、硼酸盐等的反应产物为基料。 固化

42、剂： 金属氧化物、氢氧化物、硼酸盐、硅酸盐以及金属盐等。 特点： 固化温度低，使用温度低。与硅酸盐胶粘剂相比,其耐水性较好、固化收缩率小、高温强度大 用于： 粘接金属、陶瓷、玻璃等。,15:01:21,例1：氧化铜磷酸盐胶粘剂 氧化铜制备：900 灼烧一定时间 冷却 研磨200目 磷酸盐制备：Al(OH)3溶解于H3PO4 得外观白色透明的粘性液体（酸性磷酸铝）胶调剂：酸性磷酸铝比氧化铜粉=1：5调制均匀 固化条件：涂上，室温放置一段时间后，非常缓慢加热到100 ，保持1h即可。 磷酸胶粘剂能耐-701300高、低温,如果加入高熔点的化合物(氧化锆、氧化铝等),可提高到1500左右。 3） 硅

43、酸盐类胶粘剂 硅酸盐类胶粘剂：一般以碱金属硅酸盐为基料,加入固化剂和填料等配制而成。具有耐温，耐水、耐油、耐热和电气绝缘性等特点。,15:01:21,6.6.2 天然胶粘剂,天然胶粘剂是指由天然有机物制成的胶粘剂。 优点：原料易得，使用方便 缺点：粘接力和耐水性等方面均不如合成胶粘剂 分类： 按原料来源分：矿物胶、动物胶、植物胶。 按组成分：淀粉、动植物蛋白、纤维素、天然树脂 1） 多糖类 多糖类胶黏剂主要是淀粉及其衍生物。主要用于木材、织物、纸张 的胶接和作为药物色膜及保护胶体等。最大缺点是耐水性差、抗霉性不好。 2） 氨基酸类 天然氨基酸类胶黏剂主要是指骨胶、鱼胶、干酪素及血胶等。 主要用

44、于木材、金属、陶瓷、纸张及玻璃的胶接。 3） 多羟基类 多羟基类胶黏剂主要有虫胶、生漆、木质素及单宁等。,15:01:21,4） 天然橡胶黏剂 天然橡胶胶黏剂主要由栽培的橡胶树割取的胶乳，经过稀释、过滤、凝聚、滚压、干燥等步骤而制的亦称生胶。主要成分是顺-1，4-聚异戊二烯。主要用于一般要求不高的天然硫化胶之间的粘合。 例1： 淀粉胶粘剂 淀粉：是有许多葡萄糖结构单元（C6H10O5）互相连接而成的多糖 类聚合物，为粒状。 来源：植物中的种子、果实、叶、块茎、球茎中都会有大量的淀粉。 淀粉分离：溶解于冷水中先膨胀或溶胀，再干燥成粒状分离。 淀粉直接糊化粘接性能很低，直接用途就有限，所以在工业中

45、广泛使用淀粉基胶粘剂一般通过淀粉的降解转化或化学改性制得。,15:01:21,例2 骨胶 骨胶：动物蛋白胶（皮胶、鱼胶） 制取工艺： A：将动物骨骼在石灰水中浸泡，然后水洗，中和，最后加热蒸煮，获得浸出物，其直接脱水，干燥即将成品。 B：将动物骨骼粉碎，水洗后。放进装有弱酸的压力罐中，加热反应器，并不断向骨粉上喷洒热水，从而使胶不断析出，溶出的稀胶液经过滤去除脂肪酸及骨渣等副产物，干燥后即为成品骨胶。 骨胶：粒状或粉状，无臭味，颜色为淡黄至棕色。 使用：加水，热溶，即可用。 应用：砂皮，皮，皮革，木材，织物，纸张的粘接。,15:01:21,6.7 特种胶粘剂,6.7.1 热熔胶粘剂 主要有：

46、乙烯醋酸乙烯的无规共聚物热熔胶、聚酯热熔胶、聚氨酯热熔胶 1）特点:,15:01:21,不含溶剂，百分之百固体。 胶粘迅速，适合连续化自动化生产； 适用面广，可粘接多种材料； 有再熔性，使用余胶可再用； 熔融时流动性小、润湿性差， 机械强度偏低，耐热性差，需专用设备。,15:01:21,2） 热熔胶粘剂组成主体聚合物： 主要有（乙烯和醋酸乙烯酯的无规共聚物）、聚酯和聚氨酯等； 增粘剂: 降低熔融温度、控制固化速度、改善润湿和初粘性，常用有松香、萜烯树脂古马隆树脂等。 蜡类： 降低熔融温度和粘度，改进操作性能，降低成本，防止胶粘剂渗透基材。常用有烷基石蜡、微晶石蜡、聚乙烯蜡等； 增塑剂： 柔软性和耐低温性、降低熔融温度。 抗氧化剂： 防止在高温下氧化变质，保持粘度稳定 填料： 降低成本，保持尺寸的稳定性。,15:01:21,6.7.2