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1、1第六章第六章 胶胶 粘粘 剂剂2定定义义：胶胶粘粘剂剂又又称称粘粘(黏黏)合合剂剂、粘粘接接剂剂。是是一一种种能能把把各各种种材材料料紧紧密密结结合合在在一一起起，并并且且具具有有良良好好的的粘粘接接强强度及机械性能度及机械性能的物质。的物质。以以各各种种树树脂脂、橡橡胶胶、淀淀粉粉等等为为基基体体材材料料，添添加加各种辅料而制成的。各种辅料而制成的。借助胶粘剂将各种物件连接的技术称为借助胶粘剂将各种物件连接的技术称为胶接技术胶接技术。6.1 6.1 胶黏剂概述胶黏剂概述3两千年前两千年前的秦朝用的秦朝用糯米糯米浆浆与与石灰石灰作砂浆粘合长作砂浆粘合长城的基石，使万里长城城的基石，使万里长城
2、成为中华民族伟大文明成为中华民族伟大文明的象征之一。的象征之一。胶黏剂胶黏剂是一类是一类古老古老而又而又年轻年轻的材料的材料。34公元前公元前200年年东汉时期用东汉时期用糯米浆糊糯米浆糊制成棺木密封胶，配以防腐剂，制成棺木密封胶，配以防腐剂，使使马王堆马王堆古尸出土时肌肉及关节仍有弹性古尸出土时肌肉及关节仍有弹性,足见中国胶接技术之高足见中国胶接技术之高超。超。n到上世纪初，合成酚醛树脂的发明，开创了胶黏剂的现代发展史。到上世纪初，合成酚醛树脂的发明，开创了胶黏剂的现代发展史。目前，与三大合成高分子材料的产量比较，胶黏剂只占目前，与三大合成高分子材料的产量比较，胶黏剂只占第五位第五位，但年增
3、长速度则居但年增长速度则居第一位第一位。目前，胶黏剂的应用已渗入到国民经济中的各个部门目前，胶黏剂的应用已渗入到国民经济中的各个部门,成为工业生产成为工业生产中不可缺少的技术，在高技术领域中的应用也十分广泛。如据报导：中不可缺少的技术，在高技术领域中的应用也十分广泛。如据报导：国外在国外在生产一辆汽车中要使用生产一辆汽车中要使用510kg胶黏剂胶黏剂；一架；一架波音飞机的粘波音飞机的粘接面积达到接面积达到2400m2；一架宇航飞机需要；一架宇航飞机需要粘接粘接30000块陶瓷片块陶瓷片。45汽车结构件粘接：汽车结构件粘接：发动机中罩与前后发动机中罩与前后加强梁，通常用加强梁，通常用改改性环氧树
4、脂胶黏剂。性环氧树脂胶黏剂。56粘接使用的部件由原来粘接使用的部件由原来机内装饰、非结构件、机内装饰、非结构件、发展到结构件、受力件，发展到结构件、受力件，甚至整个机体。甚至整个机体。676.26.2 胶黏剂分类及组成胶黏剂分类及组成1 1、按、按胶接强度胶接强度特性分类特性分类 结构型胶黏剂结构型胶黏剂:是用于受力结构件胶接，并能是用于受力结构件胶接，并能长期承受较大动、长期承受较大动、静负荷的胶粘剂。静负荷的胶粘剂。非结构型胶黏剂非结构型胶黏剂:是适用于非受力结构件胶接。是适用于非受力结构件胶接。特种胶黏剂：特种胶黏剂：供某些特殊场合应用的胶粘剂，供某些特殊场合应用的胶粘剂，木材、金属、塑
5、料、建筑、玻璃、汽车生、生木材、金属、塑料、建筑、玻璃、汽车生、生物体和医疗等。物体和医疗等。82 2、按组成成分分类、按组成成分分类化学反应型胶黏剂化学反应型胶黏剂：有活性基团的线型聚合：有活性基团的线型聚合物，当加入固化剂后，由于化学反应而生成物，当加入固化剂后，由于化学反应而生成交联的交联的体型体型结构，从而产生胶接作用。结构，从而产生胶接作用。热塑性树脂溶液胶黏剂热塑性树脂溶液胶黏剂：热塑性聚合物加溶：热塑性聚合物加溶剂配制而成。剂配制而成。热熔胶黏剂：热熔胶黏剂：是以热塑性聚合物为基本组分是以热塑性聚合物为基本组分的无溶剂型固态胶黏剂，通过的无溶剂型固态胶黏剂，通过加热熔融黏合，加热
6、熔融黏合，然后冷却凝固然后冷却凝固。89n胶黏剂胶黏剂通常是由通常是由基料、固化剂基料、固化剂、促进剂、促进剂、填料、增韧剂、稀释剂、偶联剂、稳定剂、填料、增韧剂、稀释剂、偶联剂、稳定剂、防老剂、增粘剂、增稠剂防老剂、增粘剂、增稠剂等配合而成。等配合而成。3 3、胶粘剂组成、胶粘剂组成10基料基料又称又称粘料粘料，是胶黏剂的主要成分。有，是胶黏剂的主要成分。有天然天然聚合物、合成聚合物及聚合物、合成聚合物及无机物无机物三大类。三大类。基料：基料：决定胶接头的主要物理、化学、力学性决定胶接头的主要物理、化学、力学性能。例如，环氧树脂和酚醛树脂等。能。例如，环氧树脂和酚醛树脂等。填料：填料：是是不
7、参与反应的惰性物质不参与反应的惰性物质，可提高可提高胶接强度、胶接强度、耐热性、尺寸稳定性并可降低成本耐热性、尺寸稳定性并可降低成本。如石棉粉、铝粉、石英粉、如石棉粉、铝粉、石英粉、碳酸钙碳酸钙、钛白粉钛白粉、滑石粉、滑石粉11固化剂：固化剂：是使液态基料通过是使液态基料通过化学反应化学反应发生发生聚合、缩聚合、缩聚或交联反应聚或交联反应，转变成，转变成高分子量固体高分子量固体，使胶接接头具使胶接接头具有有力学强度力学强度和和稳定性稳定性的物质。不同的基料应选用的物质。不同的基料应选用固化固化快、质量好、用量少的固化剂。快、质量好、用量少的固化剂。固化：固化：液体胶粘剂通过物理化学方法变成固体
8、的过程液体胶粘剂通过物理化学方法变成固体的过程物理方法物理方法：有溶解挥发、乳液凝聚、熔融体冷却；：有溶解挥发、乳液凝聚、熔融体冷却；化学方法：化学方法：使胶粘剂聚合成高分子物质。使胶粘剂聚合成高分子物质。1112偶联剂偶联剂 ：具有能分别和具有能分别和被粘物及粘合剂被粘物及粘合剂反应成键反应成键的两的两种基团，提高胶接强度。多为种基团，提高胶接强度。多为硅氧烷硅氧烷或或聚对苯二甲酸聚对苯二甲酸酯酯 化合物。化合物。增韧剂：增韧剂：提高提高柔韧性柔韧性，降低脆性降低脆性，改善，改善抗冲击性抗冲击性等。等。稀释剂：稀释剂：降低降低粘度粘度，便于施工操作，有（，便于施工操作，有（能参与固化能参与固
9、化 反反应的应的）活性稀释剂活性稀释剂和和惰性稀释剂惰性稀释剂两种。两种。稳定剂稳定剂 ：防止：防止长期受热分解长期受热分解或或贮存时性能变化贮存时性能变化的成分。的成分。12136.3 6.3 胶粘剂的功能胶粘剂的功能:结构件粘接是指那些能够结构件粘接是指那些能够承受较长时间的负荷承受较长时间的负荷和较大应力物体的粘接和较大应力物体的粘接，比如建筑物、车辆、，比如建筑物、车辆、舰船、飞机等结构件的粘接。舰船、飞机等结构件的粘接。适用于粘接结构件的胶粘剂叫适用于粘接结构件的胶粘剂叫结构胶粘剂结构胶粘剂。一。一般有般有较高的强度，能承受较大的应力较高的强度，能承受较大的应力。一、结构件的粘接一、
10、结构件的粘接1314l例如：制造飞机用的胶粘剂有例如：制造飞机用的胶粘剂有酚醛酚醛-丁腈、环丁腈、环氧氧-丁腈和改性环氧丁腈和改性环氧等类型。等类型。l使用胶粘剂可以使用胶粘剂可以减轻飞机的结构质量减轻飞机的结构质量，增加，增加航速；同时使航速；同时使粘接件表面光滑平整粘接件表面光滑平整，有利于，有利于航行；还具有航行；还具有密封、防腐蚀密封、防腐蚀等性能。等性能。1415二、耐高温粘接和超低温粘接二、耐高温粘接和超低温粘接n一般胶粘剂能耐一般胶粘剂能耐100100以下的温度。无机粘接以下的温度。无机粘接剂耐高温性能比有机的好，能耐剂耐高温性能比有机的好，能耐600600左右，左右，其中以其中
11、以陶瓷胶粘剂为最佳陶瓷胶粘剂为最佳，通常在，通常在150150时烧时烧结固化，就可以耐结固化，就可以耐13001300的高温。的高温。n耐超低温耐超低温胶粘剂应用最广的是胶粘剂应用最广的是聚氨酯聚氨酯，能在，能在-196196，甚至，甚至-269-269时保持很高的强度和韧性。时保持很高的强度和韧性。改性环氧树脂改性环氧树脂也能在超低温条件下使用。也能在超低温条件下使用。16三、水下粘接三、水下粘接水下粘接在水下粘接在水坝或桥梁的修建水坝或桥梁的修建、造船工造船工业和国防工业业和国防工业中起很大的作用，可以把陆中起很大的作用，可以把陆地上的预制件与在水中和水下的部件连接地上的预制件与在水中和水
12、下的部件连接起来。起来。水下胶粘剂大多是双组分环氧树脂水下胶粘剂大多是双组分环氧树脂。1617四、瞬间粘接四、瞬间粘接瞬间胶粘剂使用时瞬间胶粘剂使用时不需要加热、加压、具有固不需要加热、加压、具有固化快、粘接强度大化快、粘接强度大的特点。的特点。一个一个6.45cm6.45cm2 2的粘接面所承受的拉力足以吊起一的粘接面所承受的拉力足以吊起一辆小汽车。这样的胶粘剂对连续化生产流水线辆小汽车。这样的胶粘剂对连续化生产流水线起了很大的推动作用。起了很大的推动作用。如：如：-氰基丙烯酸乙酯氰基丙烯酸乙酯。1718五、油面粘接五、油面粘接金属板材表面常涂有金属板材表面常涂有防锈油防锈油，一般在粘接，一
13、般在粘接前要前要除去表面的油除去表面的油，工艺比较复杂。，工艺比较复杂。油面用胶不需要先在表面除油油面用胶不需要先在表面除油，简化了工，简化了工艺，并有良好的粘接强度。艺，并有良好的粘接强度。油面胶粘剂有第二代油面胶粘剂有第二代丙烯酸酯、改性聚氨丙烯酸酯、改性聚氨酯及改性环氧树脂酯及改性环氧树脂。19n油面粘接环氧胶黏剂具有油面粘接功能，可在油面粘接环氧胶黏剂具有油面粘接功能，可在薄油表面薄油表面（0.025mm0.025mm）不经处理直接粘接的环）不经处理直接粘接的环氧胶。氧胶。n油面粘接是油面粘接是被粘物表面上的油被胶黏剂吸收并被粘物表面上的油被胶黏剂吸收并扩散于其中，扩散于其中，使胶黏剂
14、能对底层充分湿润而粘使胶黏剂能对底层充分湿润而粘接接，粘接强度与一般方法处理表面相当，简化，粘接强度与一般方法处理表面相当，简化了工艺，省工节能，提高效率，同时避免了表了工艺，省工节能，提高效率，同时避免了表面处理带来的毒害和污染。面处理带来的毒害和污染。n油面粘接环氧胶黏剂由油面粘接环氧胶黏剂由亲油性单体或预聚物改亲油性单体或预聚物改性环氧树脂性环氧树脂、固化剂固化剂及其他及其他助剂助剂制得，制得，高温高温（170170）固化）固化能促进油的扩散与吸收能促进油的扩散与吸收。1920六、液态密封堵漏六、液态密封堵漏有些胶粘剂在常温下是流动性的液体，涂有些胶粘剂在常温下是流动性的液体，涂在各种连
15、接或需要密封的部位，形成有弹在各种连接或需要密封的部位，形成有弹性胶层，能代替通常的垫片，起密封作用。性胶层，能代替通常的垫片，起密封作用。液态密封胶有液态密封胶有橡胶型、树脂型和混合型橡胶型、树脂型和混合型等。等。2021七七、医用粘、医用粘接接n医用胶粘剂医用胶粘剂已成为医疗方面不可缺少的新已成为医疗方面不可缺少的新材料。材料。n如，如，-氰基丙烯酸酯、亚甲基丙二酸酯和氰基丙烯酸酯、亚甲基丙二酸酯和改性丙烯酸酯改性丙烯酸酯等胶粘剂对人体肾脏的粘合、等胶粘剂对人体肾脏的粘合、血管的接合，伤口、食道或胆道的吻合、血管的接合，伤口、食道或胆道的吻合、骨胳连接等方面能发挥很好的作用。骨胳连接等方面
16、能发挥很好的作用。22八、压敏粘接八、压敏粘接压敏胶俗称不干胶压敏胶俗称不干胶，通常制成胶粘带或片状物。，通常制成胶粘带或片状物。将它粘贴后，稍加一些压力就能起到粘结作用。将它粘贴后，稍加一些压力就能起到粘结作用。这种产品用于这种产品用于商品标鉴和机器铭牌的粘贴、纸商品标鉴和机器铭牌的粘贴、纸箱的封缄、线束的捆扎和高光洁金属板表面的箱的封缄、线束的捆扎和高光洁金属板表面的保护保护等。如牛皮纸胶粘带、封箱带、等。如牛皮纸胶粘带、封箱带、办公用透办公用透明胶粘带明胶粘带以及涂有不干胶的各种标签。以及涂有不干胶的各种标签。2223九、热熔粘接九、热熔粘接l热熔胶粘剂热熔胶粘剂是一种固体，要在加热熔化
17、成流体后才是一种固体，要在加热熔化成流体后才能胶粘，粘合冷却后恢复成固体，形成牢固的粘接件。能胶粘，粘合冷却后恢复成固体，形成牢固的粘接件。l主要品种有乙烯主要品种有乙烯-醋酸乙烯酯型、醋酸乙烯酯型、聚氨酯型聚氨酯型等。等。l应用书籍无线装订应用书籍无线装订、纸袋封口、纸袋封口、纸箱制造纸箱制造、木制品封、木制品封边、非织布（原称无纺布）的制作，热熔衬垫、制鞋、边、非织布（原称无纺布）的制作，热熔衬垫、制鞋、聚乙烯及聚丙烯塑料粘接、制作道路标志线等。聚乙烯及聚丙烯塑料粘接、制作道路标志线等。23246.4 6.4 胶接及机理胶接及机理胶接胶接:靠胶黏剂将物体连接起来的方法称为胶接。靠胶黏剂将物
18、体连接起来的方法称为胶接。良好胶接，必须具备：良好胶接，必须具备：一、胶黏剂要能很好地一、胶黏剂要能很好地润湿被粘物表面润湿被粘物表面，胶黏剂表面，胶黏剂表面张力比被粘物的小，才能较好润湿其表面，易于胶接。张力比被粘物的小，才能较好润湿其表面，易于胶接。二、胶黏剂与被黏物之间要有二、胶黏剂与被黏物之间要有较强的相互结合力较强的相互结合力。2425胶粘剂的固化胶粘剂的固化n粘接前为液体粘接前为液体或变成液体或变成液体胶粘剂对被粘物面的湿润。胶粘剂对被粘物面的湿润。n粘接后固化，提高强度。粘接后固化，提高强度。热塑性粘合剂：热塑性粘合剂：溶剂挥发溶剂挥发热固性粘合剂：热固性粘合剂：交联固化交联固化
19、26胶接的基本原理胶接的基本原理一、一、胶结界面胶结界面：被粘物和胶粘剂主体之间称为：被粘物和胶粘剂主体之间称为胶接界面胶接界面(接头，胶接界面接头，胶接界面)n1 1、胶结界面情况、胶结界面情况n界面中界面中胶粘剂、胶粘剂、底胶和被粘物底胶和被粘物表面以及吸附层表面以及吸附层之间无明显边界。之间无明显边界。272 2 粘接接头受力的基本类型粘接接头受力的基本类型283 3 接头破坏接头破坏接头的强度取接头的强度取决于决于粘接剂的粘接剂的内聚强度、内聚强度、被被粘物材料的强粘物材料的强度度和和两者之间两者之间的粘合力的粘合力中中最最弱弱的环节。的环节。29胶结界面结合力种类及特点胶结界面结合力
20、种类及特点物理结合：物理结合：普遍存在机械联结和范德华力普遍存在机械联结和范德华力（偶极（偶极力、诱导力、色散力和氢键）力、诱导力、色散力和氢键）化学结合：化学结合：共价键、离子键、金属键。共价键、离子键、金属键。化学键合能量比物理键合能量大且稳定。化学键合能量比物理键合能量大且稳定。30结合力的种类与大小结合力的种类与大小类型类型作用力种类作用力种类 原子间距原子间距nmnm能量能量kJ/molkJ/mol范德华力范德华力偶极力偶极力0.3-0.50.3-0.52121诱导偶极力诱导偶极力 0.3-0.50.3-0.522色散力色散力0.3-0.50.3-0.54242氢键氢键0.2-0.3
21、0.2-0.350 90 90o o不能很好润湿；不能很好润湿；90 90o o能很好润湿；能很好润湿；扬氏方程：扬氏方程：SG=SL+LGcossllgsg34表面吸附对润湿的影响表面吸附对润湿的影响表面易吸附各种气体、水蒸汽和杂质而形成吸表面易吸附各种气体、水蒸汽和杂质而形成吸附层；附层；吸附层吸附层会改变接触角会改变接触角大小；大小；如如吸附油使得表面吸附油使得表面的的自由能下降自由能下降，引起，引起 上升，润湿困难。上升，润湿困难。清洗处理清洗处理:表面处理有表面处理有机械机械、化学和物理方法等化学和物理方法等；如酸、；如酸、碱洗、水洗、打磨；碱洗、水洗、打磨；胶粘剂中加入某些胶粘剂中
22、加入某些表面活性物质表面活性物质，降低材料的，降低材料的表面能，使接触角下降。表面能，使接触角下降。35粘附机理粘附机理*1 1、吸附理论、吸附理论物理吸附：物理吸附：范得华力，相距范得华力，相距1nm1nm，吸引力可达，吸引力可达1010100MPa;0.3nm100MPa;0.3nm，可达，可达100-1000MPa100-1000MPa类型类型作用力种类作用力种类原子间距原子间距nmnm能量能量kJ/molkJ/mol范德华力范德华力偶极力偶极力0.3-0.50.3-0.52121诱导偶极力诱导偶极力0.3-0.50.3-0.522色散力色散力0.3-0.50.3-0.54242氢键氢键
23、0.2-0.30.2-0.35050化学键化学键离子键离子键0.1-0.20.1-0.2590-1050590-1050共价键共价键0.1-0.20.1-0.263-71063-710金属键金属键0.1-0.20.1-0.2113-347113-347362 2 机械结合理论机械结合理论表面的孔隙，表面的孔隙，使得固化剂使得固化剂形成机械铆形成机械铆合合气体往往使气体往往使得胶粘剂不得胶粘剂不易进入，易进入，缺缺陷陷373 3、静电理论、静电理论n粘结点中存在粘结点中存在双电层双电层（因界面处不同介质对电子因界面处不同介质对电子的约束能力不同，出现正负离子，形成双电子层，正负的约束能力不同，出
24、现正负离子，形成双电子层，正负相吸产生结合力相吸产生结合力。）。）n粘合功等于此电容瞬时放电的能量；粘合功等于此电容瞬时放电的能量；384 4、扩散理论、扩散理论被粘物是有机物时被粘物是有机物时：界面扩散形成一个模糊的过渡层；界面扩散形成一个模糊的过渡层；两聚合物的胶结是在过渡层中进行的；两聚合物的胶结是在过渡层中进行的；可以解释高聚物胶结的一些现象。可以解释高聚物胶结的一些现象。以界面以界面相容相容为依据提出的。为依据提出的。395 5、化学键理论、化学键理论胶粘剂与被胶粘物表面形成化学键：胶粘剂与被胶粘物表面形成化学键：硫化橡胶与镀铜金属的胶结界面；硫化橡胶与镀铜金属的胶结界面；异氰酸酯对
25、金属与橡胶的胶结界面异氰酸酯对金属与橡胶的胶结界面；偶联剂在胶粘剂与被粘物之间；偶联剂在胶粘剂与被粘物之间；化学键能比分子间的作用能高且稳定。化学键能比分子间的作用能高且稳定。化学键必需满足一定化学条件才能产生化学键必需满足一定化学条件才能产生。401 1 可提供均匀的应力分布和较大的应力承载面；可提供均匀的应力分布和较大的应力承载面；2 2 可连接任何形状的薄壁和厚壁制品；可连接任何形状的薄壁和厚壁制品；3 3 可连接相同或不同的材料；可连接相同或不同的材料；4 4 可防止不同材料间的腐蚀或电化学腐蚀；可防止不同材料间的腐蚀或电化学腐蚀；5 5 耐疲劳和耐周期载荷性好；耐疲劳和耐周期载荷性好
26、；6 6 可提供光滑平整的外表面接头；可提供光滑平整的外表面接头；7 7 可提供耐外界环境变化的接头；可提供耐外界环境变化的接头；胶粘剂粘接的优点胶粘剂粘接的优点 40418 8 隔热性和电绝缘性好；隔热性和电绝缘性好；9 9 粘接固化所需热量很低，不会降低被粘接物的强粘接固化所需热量很低，不会降低被粘接物的强度特性；度特性；10 10 减震和耐冲击性好；减震和耐冲击性好；11 11 在零部件缺损、尺寸超差、断裂、划伤或设备在零部件缺损、尺寸超差、断裂、划伤或设备“滴、冒、漏、渗滴、冒、漏、渗”缺陷修复中工艺性好，施工简单，缺陷修复中工艺性好，施工简单，省时省力。经济效益显著；省时省力。经济效
27、益显著；12 12 可提供引人注目的强度可提供引人注目的强度/质量比质量比(比强度比强度)；13 13 与机械紧固相比。速度快、价格便宜。与机械紧固相比。速度快、价格便宜。4142缺点：缺点：粘接质量无法凭肉眼检查；粘接质量无法凭肉眼检查；要求对被粘物进行认真的要求对被粘物进行认真的表面处理表面处理，通常采用化学腐蚀，通常采用化学腐蚀方法，会对环境有污染；方法，会对环境有污染；需固定夹具、压机、烘箱和热压器；需固定夹具、压机、烘箱和热压器；一般不耐高温；一般不耐高温；多数胶粘剂要求严格的多数胶粘剂要求严格的工艺控制工艺控制。特别是。特别是 粘接面的清洁粘接面的清洁度要求更高；度要求更高；424
28、3如何正确选择胶粘剂如何正确选择胶粘剂 应考虑五个方面：应考虑五个方面：1 1.被粘接材料的性质被粘接材料的性质2 2.被粘接体应用的场合及受力情况被粘接体应用的场合及受力情况3 3.粘接过程有关特殊要求粘接过程有关特殊要求4 4.粘接效率和粘接成本粘接效率和粘接成本5 5.同材料或不同材料间实施胶接，应对胶粘剂进同材料或不同材料间实施胶接，应对胶粘剂进行选择行选择胶接工艺中最主要三个环节：胶接工艺中最主要三个环节：1 1.选择胶粘剂选择胶粘剂2 2.胶接接头设计胶接接头设计3 3.表面处理表面处理 43441 1根据被粘物的性质、性状选用：根据被粘物的性质、性状选用：如不耐热的木材、纸张如不
29、耐热的木材、纸张多用挥发性的胶；多用挥发性的胶；而耐热的可以选择而耐热的可以选择反应性反应性；极性表面选择极性胶粘剂极性表面选择极性胶粘剂等。等。2 2根据胶结接头的使用场合和要求：根据胶结接头的使用场合和要求：根据受力大小、种类、持续时间、使用温度等根据受力大小、种类、持续时间、使用温度等环境，环境，如受力大选择结构胶；使用环境：如灌如受力大选择结构胶；使用环境：如灌封胶用于卫星，温变收缩小，封胶用于卫星，温变收缩小，3 3根据成本与合理性根据成本与合理性胶粘剂的选择：胶粘剂的选择：46胶接强度胶接强度被胶接物的被胶接物的表面状态表面状态界面层界面层内应力内应力交联度交联度极性极性分子量及分
30、分子量及分子量分布子量分布胶粘剂的固化胶粘剂的固化胶层厚度胶层厚度影响胶接强度的因素影响胶接强度的因素4647胶接强度胶接强度 胶（粘）接强度：胶（粘）接强度：单位粘接面上承受的粘接力。单位粘接面上承受的粘接力。影响粘接强度的因素影响粘接强度的因素 （胶粘剂分子结构及粘接条件）：（胶粘剂分子结构及粘接条件）：1.1.胶黏剂分子中含有能与被粘物形成胶黏剂分子中含有能与被粘物形成化学键或化学键或强力结合的基团强力结合的基团时，可大幅度提高胶接强度。时，可大幅度提高胶接强度。47482 2、胶层厚度、胶层厚度 胶层厚，缺陷多；一般降低厚度，粘接强度增大；胶层厚，缺陷多；一般降低厚度，粘接强度增大；但
31、过薄会引起缺陷，降低粘接强度。但过薄会引起缺陷，降低粘接强度。3 3、粗糙度、粗糙度 相同条件下胶粘剂在相同条件下胶粘剂在粗糙表面粗糙表面的浸润较好的浸润较好 4.4.粘接环境粘接环境 被粘物受周围介质污染被粘物受周围介质污染，粘接力严重降低，如油层，粘接力严重降低，如油层大大降低胶粘剂与被粘物表面亲合力；大大降低胶粘剂与被粘物表面亲合力；4849胶粘剂配方中的影响因素胶粘剂配方中的影响因素n配方中各种影响因素：配方中各种影响因素：聚合物分子量增大：聚合物分子量增大：机械强度好，低温韧性好，但粘度大，润湿慢机械强度好，低温韧性好，但粘度大，润湿慢聚合物极性增大聚合物极性增大：内聚能高，对极性表
32、面的粘附力提高，耐热性增内聚能高，对极性表面的粘附力提高，耐热性增加，但加，但耐水性下降耐水性下降；50交联密度增大交联密度增大：耐热性、耐介质性能提高，但：耐热性、耐介质性能提高，但韧性下降，低温脆性增加；韧性下降，低温脆性增加；增塑剂用量提高增塑剂用量提高：粘度下降、冲击强度提高粘度下降、冲击强度提高，但内聚强度下降，蠕变增加，耐热下降；但内聚强度下降，蠕变增加，耐热下降；填料用量增加填料用量增加：收缩率小，热膨胀系数下降，收缩率小，热膨胀系数下降，成本下降成本下降，但韧性变差；，但韧性变差；偶联剂偶联剂：粘附性、耐湿热性、耐老化性均提高。：粘附性、耐湿热性、耐老化性均提高。51胶接工艺胶
33、接工艺表面表面处理处理涂胶涂胶胶层胶层固化固化胶接胶接质量质量51521.1.表面处理表面处理:是为使被粘物适于是为使被粘物适于胶接或涂布胶接或涂布而对其表而对其表面进行的化学或物理处理面进行的化学或物理处理.目的目的:清除表面污物清除表面污物 增加表面积和增加表面能增加表面积和增加表面能 包括包括:清洗、打磨和化学处理清洗、打磨和化学处理等等53 对于液体胶粘剂和溶剂型胶粘剂对于液体胶粘剂和溶剂型胶粘剂:采用刷涂、喷涂、采用刷涂、喷涂、浸渍浸渍、注入和漏胶等方式。、注入和漏胶等方式。糊状胶粘剂糊状胶粘剂:通常采用通常采用刮胶刮胶方法方法.固体胶粘剂固体胶粘剂:常采用常采用敷贴胶膜、热熔涂胶敷
34、贴胶膜、热熔涂胶等方法。等方法。532.2.涂胶涂胶543.3.胶层固化胶层固化工艺参数工艺参数:胶层固化应控制温度、压力和时间等胶层固化应控制温度、压力和时间等三个参数三个参数.4.4.胶接质量检测胶接质量检测:破坏实验破坏实验:即通过即通过破坏胶接件破坏胶接件以检测其胶接质量的试验以检测其胶接质量的试验.非破坏性试验非破坏性试验:在不破坏胶接件的条件下进行的在不破坏胶接件的条件下进行的胶接质量的检测试验胶接质量的检测试验,如如目视检查、敲击检测目视检查、敲击检测等等.556.5 6.5 合成树脂粘合剂合成树脂粘合剂n热塑性树脂胶粘剂热塑性树脂胶粘剂通过通过溶剂挥发、熔溶剂挥发、熔体冷却体冷
35、却或或聚合反应聚合反应使之变为使之变为热塑性固体。热塑性固体。其其机械性能、耐热性能和耐化学性能较差机械性能、耐热性能和耐化学性能较差，但，但使用方便，有较好的使用方便，有较好的柔软性柔软性。56n热固性树脂胶粘剂热固性树脂胶粘剂通过加入通过加入固化剂固化剂/加热固化加热固化，液态树脂经聚合，液态树脂经聚合反应交联成网状结构，形成反应交联成网状结构，形成不溶、不熔不溶、不熔的固体，的固体，粘附性较好，机械强度高、耐热、耐化学性好粘附性较好，机械强度高、耐热、耐化学性好耐冲击性和弯曲性差耐冲击性和弯曲性差。57（一）、聚醋酸乙烯乳胶粘合剂（一）、聚醋酸乙烯乳胶粘合剂1 1 简介：简介：俗称俗称白
36、乳白乳胶，产量和产值在我国合成胶胶，产量和产值在我国合成胶中占第二位。中占第二位。机械强度高、粘度低、使用方便；机械强度高、粘度低、使用方便；以水为分散介质，以水为分散介质，成本低、无毒成本低、无毒、不燃；、不燃；耐水性不够，耐热、冷性差、耐水性不够，耐热、冷性差、蠕变大。蠕变大。582 2 结构、性质与用途结构、性质与用途性质性质：玻璃化温度：玻璃化温度：25-2825-28，密度：密度：1.19g/cm1.19g/cm3 3,线膨胀系数线膨胀系数8.68.61010-5-5/，吸水率吸水率2 2-3-3用途：用途：用于粘合剂、涂料、建筑、织物加工、用于粘合剂、涂料、建筑、织物加工、纸制品加
37、工等纸制品加工等59各种成分的作用各种成分的作用聚乙烯醇：聚乙烯醇：稳定剂稳定剂蒸馏水：蒸馏水：分散体系分散体系碳酸氢钠水溶液：碳酸氢钠水溶液：调节调节pHpH值值表面活性剂表面活性剂OP-10OP-10：乳化剂乳化剂醋酸乙烯：醋酸乙烯：聚合单体聚合单体过硫酸钾：过硫酸钾：自由基引发剂自由基引发剂60（二）、丙烯酸系胶粘剂（二）、丙烯酸系胶粘剂l以丙烯酸，甲基丙烯酸，以及丙烯酸的酯类以丙烯酸，甲基丙烯酸，以及丙烯酸的酯类为主体的为主体的均（共）聚物均（共）聚物为基料的胶粘剂。为基料的胶粘剂。l丙烯酸的优点：丙烯酸的优点：无色、耐化学药品性能优良、无色、耐化学药品性能优良、粘接强度高，耐久性、耐
38、候性好，适用于多粘接强度高，耐久性、耐候性好，适用于多种材料的粘接。种材料的粘接。l分为：分为：-氰基丙烯酸酯胶粘剂、丙烯酸酯胶氰基丙烯酸酯胶粘剂、丙烯酸酯胶粘剂粘剂（乳液型、溶剂型和反应型）（乳液型、溶剂型和反应型）和和厌氧胶粘剂厌氧胶粘剂3 3类。类。611.1.氰基丙烯酸酯胶粘剂氰基丙烯酸酯胶粘剂俗称俗称快干胶或瞬干胶快干胶或瞬干胶:如：如：KH-501,502KH-501,502，504504止血止血胶粘剂很容易在水或弱碱的胶粘剂很容易在水或弱碱的催化作用下进行催化作用下进行阴离子型阴离子型聚合形成高分子；聚合形成高分子；酯基碳链越长，其韧性和耐水性越好，但胶酯基碳链越长，其韧性和耐水
39、性越好，但胶结强度下降。结强度下降。常用：常用：氰基丙烯酸甲酯、乙酯、丁酯氰基丙烯酸甲酯、乙酯、丁酯62-氰基丙烯酸酯胶粘剂的氰基丙烯酸酯胶粘剂的固化机理固化机理l(1)(1)链引发在碱或水链引发在碱或水(空气中空气中)较快引发：较快引发：l：CNCN起到稳定阴离子起到稳定阴离子C C的作用的作用63(2)(2)固化反应固化反应增长增长64(3)(3)固化反应固化反应-链转移和终止链转移和终止遇酸，反应终止遇酸，反应终止65-氰基丙烯酸酯胶粘剂特点氰基丙烯酸酯胶粘剂特点单组份、无溶剂：单组份、无溶剂：使用方便；使用方便；本身似水，粘度低本身似水，粘度低：润湿性好、用量少、胶层：润湿性好、用量少
40、、胶层透明；透明；粘接速度快：粘接速度快：几秒几分钟；几秒几分钟；具有良好的胶粘强度：具有良好的胶粘强度：皮肤，医用皮肤，医用缺点：缺点：不宜大面积使用；不宜大面积使用；价格较贵价格较贵耐温、耐水和耐极性溶剂较差：水、丙酮擦洗耐温、耐水和耐极性溶剂较差：水、丙酮擦洗较脆，胶结刚性材料使不耐振动和冲击。较脆，胶结刚性材料使不耐振动和冲击。66-氰基丙烯酸酯胶粘剂举例氰基丙烯酸酯胶粘剂举例502502-氰基丙烯酸乙酯，氰基丙烯酸乙酯，9494主料主料MMAMMA丙烯酸甲酯共聚物；丙烯酸甲酯共聚物；3 3增稠剂增稠剂（粘度极低，易流失，适当增稠）（粘度极低，易流失，适当增稠）磷酸三甲酚酯：磷酸三甲酚
41、酯：3 3（增塑剂增塑剂）对苯二酚：微量（对苯二酚：微量（阻止自由基反应阻止自由基反应）二氧化硫：微量（二氧化硫：微量（酸性物质，酸性物质，阻止阴离子固化交联反应阻止阴离子固化交联反应的发生，的发生，常用二氧化硫、对甲苯磺酸、醋酸铜、五氧化二磷常用二氧化硫、对甲苯磺酸、醋酸铜、五氧化二磷）。）。672 2、丙烯酸酯类胶粘剂、丙烯酸酯类胶粘剂特点：特点：有有大量丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯大量丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯等单体供选择：等单体供选择：软、硬单体，功能性单体软、硬单体，功能性单体容易和其它容易和其它烯烃单体烯烃单体聚合聚合:St,:St,醋酸乙烯醋酸乙烯此类胶粘剂可制成此类胶粘剂可制成各种物理形
42、态各种物理形态：如溶液、乳：如溶液、乳液、悬浮液及热熔性固体等；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、弹性体或水溶性不同要求：热熔性或热固性、弹性体或水溶性68乳液型丙烯酸酯类胶粘剂乳液型丙烯酸酯类胶粘剂n优点优点:以以水作为分散介质水作为分散介质，廉价安全，廉价安全，体体系粘度低系粘度低；聚合速率大，同时分子量高，；聚合速率大，同时分子量高，可以在较低的温度下操作；粘接力强、耐可以在较低的温度下操作；粘接力强、耐光老化性好、耐皂洗、耐磨、胶膜柔软，光老化性好、耐皂洗、耐磨、胶膜柔软，n缺点：缺点：产
43、品中留有乳化剂，难以完全除尽，产品中留有乳化剂，难以完全除尽，有损电性能。有损电性能。n主要用于主要用于织物方面织物方面等。等。69乳液聚合例乳液聚合例n甲基丙烯酸甲酯甲基丙烯酸甲酯 40g40g硬单体硬单体n丙烯酸丁酯丙烯酸丁酯 35g35g软单体软单体n丙烯酸丙烯酸 2g 2g 提供提供COOHCOOHn过硫酸铵过硫酸铵 0.5g0.5g引发剂引发剂nOP-10 3gOP-10 3g非离子表面活性剂非离子表面活性剂nLAS 2g LAS 2g 阴离子表面活性剂阴离子表面活性剂n蒸馏水蒸馏水去离子水去离子水120g 120g 分散介质分散介质n碳酸氢钠碳酸氢钠 0.3g 0.3g 缓冲剂缓冲
44、剂n氨水氨水 适量适量 10%10%pHpH调节调节70溶液型丙烯酸酯类胶粘剂溶液型丙烯酸酯类胶粘剂l以以甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯和氯乙橡胶共甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯和氯乙橡胶共聚聚，再与不饱和聚酯、固化剂和促进剂配，再与不饱和聚酯、固化剂和促进剂配合形成胶粘液；合形成胶粘液；l耐水、耐油、耐水、耐油、但膜但膜柔韧性较差柔韧性较差；l主要用于铝、不锈钢等极性材料，也可粘主要用于铝、不锈钢等极性材料，也可粘结有机玻璃、聚苯乙烯、硬聚氯乙烯、结有机玻璃、聚苯乙烯、硬聚氯乙烯、ABSABS塑料等。塑料等。l与乳液聚合的区别：有机溶剂、引发剂为与乳液聚合的区别：有机溶剂、引发剂为油溶性油溶性71反应型丙烯
45、酸酯类胶粘剂反应型丙烯酸酯类胶粘剂n第二代丙烯酸酯类胶粘剂（第二代丙烯酸酯类胶粘剂（SGASGA）；组成：）；组成：主剂：主剂：甲基丙烯酸酯甲基丙烯酸酯（如（如MMA/MMA/丙烯酸甲酯丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸甲基丙烯酸/丙烯酸丙烯酸/丙烯酸羟乙酯）丙烯酸羟乙酯）、高分子弹性体高分子弹性体（如（如氯丁橡胶氯丁橡胶/聚氨酯聚氨酯/丁腈丁腈橡胶橡胶/聚丁二烯）聚丁二烯）、还原剂还原剂（如二甲基苯胺）（如二甲基苯胺）、稳定剂稳定剂（如对苯二酚）如对苯二酚）为主剂为主剂底剂：底剂：引发剂如过氧化二苯甲酰。引发剂如过氧化二苯甲酰。72优点及用途优点及用途粘接迅速，使用方便、强度高粘接迅速，使用方便、强度高
46、(羟基羟基,羧基羧基)表面不须严格处理可达到较高强度表面不须严格处理可达到较高强度；主要用于金属、塑料、珠宝首饰、玻璃及主要用于金属、塑料、珠宝首饰、玻璃及复合材料粘接。复合材料粘接。使用：使用：将主、底剂分别涂在两个粘面上将主、底剂分别涂在两个粘面上，两面接触，立即发生聚合反应；两面接触，立即发生聚合反应；733.3.厌氧胶粘剂厌氧胶粘剂由甲基丙烯酸酯单体、引发体系等组成的由甲基丙烯酸酯单体、引发体系等组成的一类能与一类能与氧（空气）接触下长期保存氧（空气）接触下长期保存，在，在隔绝氧隔绝氧（空气）时候又能迅速（空气）时候又能迅速固化固化胶粘。胶粘。一般为单组份，易湿润渗透，一般为单组份，易
47、湿润渗透，耐环境，耐耐环境，耐介质介质性能好，扭曲强度好。性能好，扭曲强度好。其组成有：单体、引发剂、促进剂、稳定其组成有：单体、引发剂、促进剂、稳定剂、粘度调节剂等剂、粘度调节剂等74优点：优点：粘附性、粘附性、机械强度机械强度、耐热、耐化学性好耐热、耐化学性好;缺点：缺点：耐冲击和弯曲性能较差耐冲击和弯曲性能较差。主要品种主要品种：酚醛树脂、脲醛树脂、环氧树脂、：酚醛树脂、脲醛树脂、环氧树脂、不饱和聚酯、聚氨酯等。不饱和聚酯、聚氨酯等。（三）、（三）、热固性树脂胶粘剂热固性树脂胶粘剂六次甲基四胺六次甲基四胺(CH(CH2 2)6 6N N4 4：可用作酚醛树脂的固可用作酚醛树脂的固化交联剂
48、。化交联剂。75常用热固性树脂胶粘剂常用热固性树脂胶粘剂胶粘剂胶粘剂特性特性用途用途酚醛树酚醛树脂脂耐热、室外耐久，但有色、耐热、室外耐久，但有色、脆性，高温固化脆性，高温固化胶合板，砂纸，胶合板，砂纸，砂布砂布脲醛脲醛价格低、但易污染、老化价格低、但易污染、老化 胶合板，木材胶合板，木材环氧环氧室温固化，收缩率低，但室温固化，收缩率低，但玻璃强度低玻璃强度低金属、塑料、橡金属、塑料、橡胶、水泥、木材胶、水泥、木材不饱和不饱和聚酯聚酯室温固化，收缩低，但接室温固化，收缩低，但接触空气难固化触空气难固化水泥结构件，玻水泥结构件，玻璃钢璃钢聚氨酯聚氨酯室温固化，耐低温，但受室温固化，耐低温，但受湿
49、气影响大湿气影响大金属，塑料，橡金属，塑料，橡胶胶761 1、酚醛树脂胶粘剂、酚醛树脂胶粘剂n特性：最早用于胶粘剂工业的合成树脂特性：最早用于胶粘剂工业的合成树脂n粘合力强粘合力强、耐高温、耐高温、价廉价廉n应用：木材、改性后用于结构胶：飞机应用：木材、改性后用于结构胶：飞机n它是由它是由苯苯酚酚（或甲酚、二甲酚、间苯二甲（或甲酚、二甲酚、间苯二甲酚）与酚）与甲甲醛醛在酸性或碱性催化剂存在下缩在酸性或碱性催化剂存在下缩聚而成。随着苯酚与甲醛用量配比和催化聚而成。随着苯酚与甲醛用量配比和催化剂剂的不同的不同 ,可生成热固性可生成热固性酚醛酚醛树脂和热塑性树脂和热塑性酚酚醛醛树脂树脂2 2大类。大
50、类。772 2、环氧树脂胶粘剂、环氧树脂胶粘剂u俗称俗称万能胶万能胶，可用于金属和非金属胶结，可用于金属和非金属胶结u环氧树脂：环氧树脂：分子中平均含有分子中平均含有二个或以上二个或以上环氧基团环氧基团的聚合物的聚合物78环氧树脂胶粘剂环氧树脂胶粘剂组成组成和特点和特点l主要由主要由环氧树脂、固化剂、增韧剂环氧树脂、固化剂、增韧剂、填充、填充剂等构成；剂等构成；l具有良好的具有良好的粘接强度：粘接强度：特别是在特别是在水泥、钢水泥、钢铁铁等极性底材上。等极性底材上。l电绝缘性能电绝缘性能优良（电阻率优良（电阻率10101515欧姆欧姆.米）米）l品种繁多：双酚品种繁多：双酚A A，双酚，双酚F