胶粘剂基础知识教学内容.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,广州市回天精细化工有限公司,胶粘剂基础知识,胶黏剂,（,adhesive）,：,又称粘合剂、粘接剂，简称胶。它是一种能够把,两种,同类,或,不同类,材料紧密地结合在一起的物质。,采用,胶黏剂,将各种材料或部件连接起来的技术,称为,胶接技术,。,胶黏剂是一类,古老,而又,年轻,的材料。,早在数千年前，人类的祖先就已经开始使用胶黏剂。,许多出土文物表明，,5000年前,我们祖先就会用粘土、淀,粉和香松等天然产物做胶黏剂；,4000千多年前,就会用生,漆做胶黏剂和涂料制造器具；,3000年前,的周朝已用动物,胶作木船的填缝密封胶。,两千年前,的秦朝用,糯米浆,与,石灰,作砂浆粘合长城的基石，使万里长城成为中华民族伟大文明的象征之一。,秦俑博物馆中出土的大型彩绘,铜车马,的制造中，用了磷酸盐无机胶黏剂,。,公元前200年,东汉时期用糯米浆糊制成棺木密封胶，配以防腐剂，使,马王堆,古尸出土时肌肉及关节仍有弹性,足见中国胶接技术之高超。,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,第五位,，但年增长速度则居,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,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：国外在生产一辆汽车中要使用,510kg,胶黏剂；一架波音飞机的粘接面积达到,2400m,2,；一架宇航飞机需要粘接,30000,块陶瓷片。,饰装配粘接：,顶棚，车门内护板，,地毯，挡风玻璃等。,汽车结构件粘接：,发动机中罩与前后加强梁，通常用,改性环氧树脂胶黏剂,粘接使用的部件由原来机内装饰、非结构件、发展到结构件、受力件，甚至整个机体。,随着科学技术的发展,目前不同行业对胶黏剂及粘接技术的要求越来越高。,1997年,世界胶黏剂总需求量为,1700万吨,，预测2010年将达,2500万吨,。,我国目前已有,1200,多家企业，品种牌号3000多个，胶黏剂生产能力300万。其中产量最大的仍然是,三醛胶,(酚醛、脲醛和三聚氰胺甲醛)和,乳液型胶,，二者分别占总产量的,45.2%,和,29.2%,。,从市场应用看，,建筑业,用量最大，约占总胶量51.8%，其次是,纸包装业,，约占总胶量的12.6%，第三是,制鞋业,，约占9.0%。,木材胶黏剂,用量日益扩大增多，全世界木材胶黏剂产量占胶黏剂总产量的3/4，如美国约,60%,的合成胶黏剂用于木材加工业，俄罗斯为,79%,，日本为,75%,，在我国,60%70%,的胶黏剂也用于木材加工业。,预计,2010年,我国合成胶黏剂的需求量将达到,480万-500万吨,。,2004年,中国大陆胶黏剂产量总计,379万吨,。,随着我国汽车、电子电器等行业的飞快发展，纳米材料等新材料、新技术在胶黏剂工业中得到应用，今后胶黏剂的性能将更加优异，应用范围将不断扩大。,1.胶黏剂组成,胶黏剂,通常是由基料、固化剂、促进剂、填料、增韧剂、稀释剂、偶联剂、稳定剂，防老剂、增粘剂、增稠剂等配合而成。,基料又称,粘料,，是胶黏剂的主要成分。有,天然聚合物,、合成聚合物及,无机物,三大类。,固化剂：,是使液态基料通过,化学反应,，发生聚合、缩,聚或交联反应，转变成,高分子量固体,，使胶接接头具有,力学强度,和,稳定性,的物质。不同的基料应选用固化快、,质量好、用量少的固化剂。,填料：,是,不参与反应的惰性物质,，可提高胶接强度、,耐热性、尺寸稳定性并可降低成本。其品种很多，如石,棉粉、铝粉、云母、石英粉、碳酸钙、钛白粉、滑石粉,等。各有不同效果，根据要求选用。,增韧剂：,能提高胶黏剂的,柔韧性,，,降低脆性,，改善,抗冲击性,等。,稀释剂：,降低胶黏剂的,粘度,，便于施工操作，有能参与固化反应的,活性稀释剂,和,惰性稀释剂,两种。,偶联剂,：具有能分别和被粘物及粘合剂,反应成键,的两种,基团，提高胶接强度。多为,硅氧烷,或,聚对苯二甲酸酯,化合物。,稳定剂,：为防止胶黏剂,长期受热分解,或贮存时性能变化,的成分,2,胶黏剂的特点,2.1,耐温性,耐温性是无机胶黏剂的优良特性之一。无机高温胶黏剂通常使用范围在,15001750,，,而磷酸氧化铜胶黏剂的耐温范围更广,，,可在,1801400,范围内使用。,2.2,粘接无破坏性,材料的,连接,主要有螺栓连接、铆接、焊接和粘接等，使用螺栓连接等技术虽然可实现快速连接，但却因对材料部件打空或局部加热而对材料有所,破坏,，并在使用中不能避免,应力集中,。,相比之下，,粘接技术,是一种,非破坏性,连接技术，并因粘接界面整体承受负荷而提高负载能力,，,延长了使用寿命。,2.3,轻质性,胶黏剂的,密度,较小,，,大多在,0.92,之间,，,约是金属或无机材料密度的,20%25%,，,因而可以大大减轻被粘物体连接材的重量。这在航天、航空、导弹上,，,甚至汽车、航海上,，,都有减轻自重,，,节省能源的重要价值。,3 胶黏剂（adhesive）简述,胶黏剂的种类很多，其牌号在,千种以上,。每一种类又有衍生和改性的许多品种，同一品种不同配方又发展了系列牌号，不同厂家对同类品种又各自编出许多牌号。要详细了解各种粘合剂的结构、性能、主要成分及使用工艺，可以查阅手册。,环氧树脂胶黏剂,1927年问世，1950年商品化。粘合,强度高,，,收缩率小,，尺寸较稳定，电性能优良，耐介质性好，易于改性，,几乎能粘合各种材料,，用途广泛。,环氧树脂,是,热塑性线型结构,，不能直接使用，必须加入固化剂，固化交联之后，才能发挥其优良的粘合性。,固化剂,种类也很多，分脂肪胺、芳香胺、改性胺、低分子聚酰胺、咪唑及其衍生物、酸酐及潜伏性固化剂等类。,酚醛树脂,由,酚类,和,醛类,缩聚而成。,有线型,及,可溶性酚醛树脂,两大类。酚醛树脂有,极性大,、粘合力强、耐热性好、耐老化、耐水、耐油、耐化学介质、耐霉菌、电绝缘性优良、等特点。,但,脆性大,，剥离强度不高，需,加热加压固化,，,收缩率,较大，,颜色深,，有酚类气味等不足之处。酚醛-丁腈、酚醛-环氧、酚醛-聚乙烯醇缩醛类都是优良的结构粘合剂。,聚氨酯胶黏剂,主链上含有,氨基甲酸酯基,(NHCOO)的胶黏剂,。,聚氨酯胶黏剂可分为,三类,，,多异氰酸酯,可直接用作胶黏剂；,预聚体类聚氨酯胶黏剂,，由异氰酸酯和含端羟基的聚酯或聚醚反应而得，这是最主要的品种；,端封型聚氨酯胶黏剂,，用苯酚或羟基将异氰酸基封闭，可制成,水溶液,或,乳液,胶黏剂，使用时加热，端基重新活化而起粘合作用。,丙烯酸脂类胶黏剂,以丙烯酸乙酯、丁酯、异辛酯为主，与甲基丙烯酸酯类、苯乙烯或醋酸乙烯共聚而得。具有良好的,耐水性,和,广泛的粘接性,，改变共聚组分，可获得一系列有用的胶黏剂。这一类胶黏剂还可详细分为以下几种。,1.,溶液型丙烯酸酯胶黏剂：,可以粘塑料。,2.,乳液型丙烯酸酯胶黏剂,：可合成多种共聚乳液，供无纺布、织物、植绒、复合薄膜，纸张上光、建筑密封及涂料应用。,3.,氰基丙烯酸酯,：为单液型，粘度低，,固化特别快,，见潮即可在几十秒内聚合，常称为瞬干胶。强度高、透明、毒性小、使用方便；但脆性大、耐久性差、,价格昂贵,。可粘各种材料，最适于应急修补。,4.,厌氧胶：,是由,丙烯酸,和,甲基丙烯酸,的,双酯,或某些特殊的丙烯酸酯，如,甲基丙烯酸羟丙酯,为主构成的，在隔绝空气下(无氧)可,自行室温固化,的胶黏剂。现已发展成几百个品种，具有单组分、无溶剂、低粘度、使用方便、常温快速固化、耐热、耐溶剂、耐酸碱性好、适用期长、贮存稳定的特点。,主要用于,管道螺纹、法兰面及机械箱体防漏；螺纹螺栓紧固；轴承、插件、嵌件固定,5.,丙烯酸结构胶黏剂,：70年代杜邦公司开发的新型二液型改性丙烯酸酯胶黏剂，又称,第二代丙烯酸酯胶黏剂,(SGA)。分,底涂型,及,双主剂型,两大类。,底涂型,的,主剂,中包括,聚合物,、丙烯酸酯单体(如甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯等)、氧化剂(过氧化物)、稳定剂(如对苯二酚)；,底剂,中包括促进剂(如胺类还原剂)、助促进剂(如环烷酸钴金属盐)及溶剂。,双主剂型,不用底剂，两组分均为主剂。其中，一个,主剂,含氧化剂，另一个含,促进剂,及助促进剂。两剂分别涂于被粘物的一面，叠合后很快发生反应而固化。此胶,室温固化快,，胶接强度高，可以在,油面上直接涂胶粘接,，耐水、耐油、耐介质、耐老化、耐热、耐寒性好，使用方便，不需精确计量，应用面广；但,气味较大，贮存期较短,。,不饱和聚酯胶黏剂,在主链上含有,不饱和双键,的聚酯，称不饱和聚酯。将其溶于,苯乙烯,中，即得不饱和聚酯,胶黏剂,或,涂料,。使用时加入,过氧化物,作引发剂，即可加热固化；若再加入少量,环烷酸钴,，则可常温固化。这种胶黏剂具有黏度小，使用方便，价廉，耐酸碱等特点；但,收缩性大,，有,脆性,。除用作胶黏剂外，还大量用于玻璃钢胶黏剂、人造大理石、胶合板及家具面漆。,脲醛树脂胶黏剂,是一类以,尿素,与,甲醛,缩聚为基料配制的,水基型热固性树脂胶黏剂,。这类胶黏剂,无色,，不污染制品，毒性小，胶接强度优于动植物胶，工艺性好，,使用方便,，价廉，但,耐水性差,，,性脆,。主要用于木材制品、胶合板、纤维板、及家具。加入氯化铵，可室温固化。,橡胶类胶黏剂,以,橡胶,或,弹性体,为,基料,，配以助剂、溶剂而成的一大类胶黏剂。是构成现代,溶剂型非结构胶黏剂,的一大支柱。具有弹性好，耐冲击，抗疲劳强度好，应用面广的特点。产品有胶液、胶膜、胶带、腻子等多种形式。其中,胶液,用量最大，又分溶液、乳液和预聚液三类。,基料,包括氯丁、丁腈、丁基、异丁烯、丁苯、硅氧烷等合成橡胶，天然橡胶，SBS等。不但品种多，而且各具特色。,氯丁橡胶胶黏剂,(简称氯丁胶)：粘合强度高，初粘力大，可粘大多数材料。,丁腈胶：,耐油性、耐水性最好，有良好的耐热、耐磨；耐老化及耐介质性。,丁基胶：,密封性特优，有优良的电绝缘性，耐老化、耐酸碱、氧、臭氧及化学介质。,聚异丁烯胶：,有透明、耐老化、耐氧化、耐低温和优良电绝缘性，能粘聚乙烯、聚丙烯等难粘材料。,丁,苯胶：,耐热、耐磨、耐老化、价廉。,硅橡胶：,有优异的耐高低温和耐老化性能，电绝缘性、耐水性和透气性好，但粘合性差、强度低，多用于耐高温、耐低温场合。,天然橡胶：,初粘力大，弹性及电绝缘性优良、价廉，但耐热性差、粘合强度略低，是传统的橡胶粘合剂。,热熔胶黏剂,常称,热熔胶,，是,无溶剂,热塑性受热熔化冷却固化的一大,类粘合剂。,常温下是固体,，具有单组分、无溶剂、无污,染、无毒害、贮存运输安全、价廉、粘合性优、能反复,使用、基本无废料、应用面广等特点。是当今,胶黏剂,的主要发展方向之一。,按基料分,有EVA、聚氨酯、聚酰胺、聚酯等几类。可用于粘接金属、玻璃、木材，塑料等各种材料。,无机胶黏剂,是由无机盐类、酸类、碱类、金属氧化物及氢氧化物,组成的一大类胶黏剂。具有,耐高温,、耐低温、毒性小、,不易燃,、耐辐射、耐油、耐老化、价廉、使用方便，,但,脆性大,的特点。只能用于,套接,、,槽接,。可粘金属、,玻璃、陶瓷、石料等。应用较普遍，性能优良的是以,氧化铜,和,磷酸,为主料配制成的无机胶黏剂。,特种胶黏剂,具有,特殊功能,的胶黏剂。多以其特殊的功能来命名。,1.,耐高温胶黏剂：,可在,200,以上长期工作。大多为含,芳杂环,的耐高温聚合物为基料配制成的。如聚酰亚胺、聚苯并咪唑、聚亚苯基、聚苯硫醚、有机硅氧烷等。,2.,超低温胶黏剂：,多以,聚氨酯,及其,改性产物,为基料构成，能在-180以下工作。,3.,导电胶黏剂：,具有,导电能力,的胶黏剂。由,导电填料,如银粉、铜粉、铝粉、炭黑等与粘合基料如环氧树脂、聚氨酯树脂等配制而成。用于需导电而又不能受热的电子工业产品中。,4.,导磁胶黏剂：,由,导磁铁粉,及粘合树脂配制而成。用于导磁性元器件的粘接。,5.,导热胶黏剂：,由,金属粉,或其他传热性好的,材料粉末,与粘合树脂制成。根据,传热系数,及,工作温度,要求，可以选择导热材料及用量。,6.,密封胶黏剂:,可防止气体或液体,渗漏,，水分、灰尘侵入的胶黏剂。,密封腻子,为可塑性很大的固态密封物质。在汽车、飞机等,交通工具,及建筑上应用较多。,7.,光敏胶黏剂：,受,紫外光,照射，发生固化反应的胶黏剂。两种被粘物中，至少有一种,能透光,，才能应用。适用于,透光零件,或,透光材料,与金属、塑料的粘接。电子工业中,，,广泛用于,微型电路的光刻,。,压敏胶黏剂,对,压力敏感,，只需轻微施压或用手指一按，即能粘住的一类胶黏剂，俗称,不干胶,。这种胶都是先涂于塑料薄膜、织物、纸张或金属箔上，做成,胶带,或,胶膜,。,可多次,重复,使用，有一定剥离强度，不污染被粘物表面，无毒、安全、易贮运，但耐久性、耐热性较差。分,橡胶型,(如天然橡胶、聚异丁烯、丁基橡胶等为基料)、,树脂型,(如丙烯酸酯、硅树脂或硅橡胶等为基料)两类。,压敏胶,不宜现用现涂，而必须事先涂在载体,基材,上。基,材有,棉布,(如医用胶布)、,纸张,(如封箱带、标签、标贴)，,更多的是用,聚丙烯,、聚氯乙烯、,聚酯,及玻璃纸薄膜。普,遍,用于,包装、封箱、标签、瓶贴、办公、装饰、面板保,护及家庭日常应用。,4胶黏剂的发展趋势,（1）发展无溶剂胶黏剂,现行的许多胶黏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,样自然给胶黏剂工业带来了一种新的发展趋势，即向无,溶剂的胶黏剂发展,2）发展纳米胶黏剂,纳米胶黏剂是材料领域的重要组成部分，发展纳米,胶黏剂，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。纳米胶黏剂将成为一颗耀眼的新的科,技明星。,（3）特种胶黏剂日受青睬,特种胶黏剂具有独特作用，日受青睬。,如,阿波罗飞船,上的指挥舱登月舱用的钛铝合金蜂窝夹,层结构，采用,耐高温,的环氧-酚醛胶黏剂。卫星与飞船飞,越或重返大气层时，外表的耐高温烧蚀材料与容器的固,定，火箭液体燃料，-235时保温材料与容器固定，其,中的,耐高温,胶黏剂与,超低温,胶黏剂是必不可少的重要材,料，价格多贵也得用。,2000,年全球胶黏剂十强排名,2000年世界合成胶黏剂销售额最大的十家公司占全球总销量的40%，其中,汉高,是世界上最大的胶黏剂公司，年销售额超过20亿美元。,1.Henkel 2.Ciba,3.Atofindley,4.National Starch,5.3M,6.H.B.Fuller,7.Total,8.Konishi,9.Morton,10.Bostik,