胶接基础(1.4).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,胶粘剂,郭秀兰,胶 接 基 础,2026/1/29 周四,1,胶接理论发展简史：,大约,3,个世纪前，牛顿对胶接现象作了科学的论述。,大约,100,年前，,Young,通过表面张力的研究，提出了著名的,Young,方程。,稍后，,Dupre,研究了表面张力与粘附功的关系，奠定了古典热力学胶接理论的基础。,Cooper,首先提出了湿润的概念。,20,世纪,40,年代以来，胶接理论的研究出现了高潮：,40,年代，,A.D.,Mclaren,等人提出的吸附理论；,Deryaguin,等人得出的静电理论；,Voyutskii,等人提出的扩散理论，等等。,60,年代以来，胶接界面化学、胶接破坏机理等方面的研究也取得很大进展：建立并逐步完善了化学键理论、弱界面层理论、机械结合理论和胶粘剂流变学理论等。,2026/1/29 周四,2,胶接接头：,被胶接材料通过胶粘剂进行,连接的,部位,。,胶接接头,的,结构形式,很多,。,从接头的,使用功能,、,受力情况,出发，有以下几种基本形式,。,2026/1/29 周四,3,胶接接头的基本形式,（1）搭接接头,（,lap joint）,：,由,两个被胶接部分,的,叠合，,胶接在一起,所形成的接头,2026/1/29 周四,4,(2),面接接头,（,surface joint）,两个被胶接物主表面胶接,在一起,所形成的接头,2026/1/29 周四,5,(3),对接接头（,butt joint）,被胶接物的两个端面,与,被胶接物主表面垂直,2026/1/29 周四,6,(4),角接接头（,angle joint）,两被胶接物的主表面端部,形成一定,角度,的,胶接接头,2026/1/29 周四,7,接头,胶层,在,外力作用,时,，,有,四种受力情况,。,（,a）,正拉,（,b）,剪切,（,c）,剥离,（,d）,劈开,2026/1/29 周四,8,拉应力,：,外力,与,胶接面,垂直,，,且均匀分布于整个胶接面。,剪切力,：,外力,与,胶接面,平行,，,且均匀分布于胶接面上。,剥离力,：,外力,与,胶接面,成一定角度，并,集中分布在胶,接面的某一线上,。,劈裂力,（不均匀扯离力）：,外力,垂直于,胶接面,，,但不,均匀分布在整个胶接面上,。,2026/1/29 周四,9,为了分析方便，上述,四种应力,尚可简化为,拉应力,和,剪,切力,两类,。,拉应力包括,均匀扯离,（,正拉,）,力,，,不均匀扯,离,（,劈裂,）,力,和,剥离力,。,2026/1/29 周四,10,第一节 形成胶接的条件,1.,胶接的基本过程,1.1,理想的胶接,理想的胶接是当两个表面彼此,紧密接触,之后，分子间,产生相互作用，达到一定程度而形成,胶接键,，胶接键可能,是,次价键,或,主价键,，最后达到,热力学平衡的状态,。,2026/1/29 周四,11,理想的胶接强度,，可以在一些假定的前提下计算出来。因为这是从理想状态出发的，没有考虑一系列可能影响胶接强度的,实际因素,，所以理想的,胶接,强度比实际测得的,胶接,强度要,大几个数量级,。理想的胶接有,理论意义,，有利于分析理解,胶接的机理,，对实际的,胶接,过程有重要的,指导意义,。,2026/1/29 周四,12,式中,Z,0,是两相达到平衡时的距离；,W,a,为胶接功。,在,温度,和,压力,不发生变化的前提下，把两个已经胶接,起来的相，从,平衡状态,可逆地分开到无穷远，彼此的,分,子不再存在任何相互作用,的影响时，所消耗的能即为,粘,合能,，也就是,胶接力,。单位面积上所需的胶接力，称为,理想胶接强度,，以,a,表示：,2026/1/29 周四,13,在大多数聚合物的分子相互作用，只存在,色散力,的情,况下，一般,Z,0,=0.2 nm,，,W,a,=10,-5,J,cm,2,，于是,a,1500,MPa,如果分子相互作用力不仅是色散力，还有,氢键力,，,诱,导力,甚至,化学键力,的话，则值更要大得多。即使如此，,这一计算出来的理想胶接胶接强度，也要比实际胶接强,度大,两个数量级以上。,2026/1/29 周四,14,1.2,实际的胶接,实际的,胶接,，大多数都要使用,胶粘剂,，才能使两个固体,通过表面结合起来。聚合物处于,橡胶态温度,以上时,(,未达熔,融态,),，通过,加压,紧密接触，使两块处于橡胶态的聚合物，,通过,界面上分子间的扩散,，生成,物理结点,或,分子相互作用,引力,，这时不需要胶粘剂也可能使聚合物胶接起来。,2026/1/29 周四,15,不过，由于所需要的压力大，时间长，又要消耗热能，,而且有许多,降低胶接力,的影响因素并未排除，使分子间,不易达到紧密接触，得到的,胶接强度,并不理想。,金属、无机材料,不存在橡胶态,，在固态的情况下，即,使加压、加热，也不可能达到分子接触，这就更需要依,靠,胶粘剂,来实现胶接。,2026/1/29 周四,16,在胶接过程中，由于胶粘剂的,流动性,和,较小的表面,张力,，对被粘物表面产生,润湿作用,，使界面分子紧密接,触，胶粘剂分子通过,自身的运动,，建立起最合适的构型，,达到,吸附平衡,。随后，胶粘剂分子对被粘物表面进行,跨,越界面的扩散作用,，形成,扩散界面区,。,2026/1/29 周四,17,对高分子被粘物而言，这种扩散是,相互进行,的；金,属或无机物由于受结晶结构的约束，分子较难运动，但,胶粘剂在硬化前，分子可以扩散到表面氧化层的微孔中,去，达到分子的紧密接触，最后仍能形成以,次价力,为主,的或,化学键,的胶接键。这就是,胶接的基本过程,。全过程,的关键作用是,润湿,、,扩散,和,形成胶接键,。,2026/1/29 周四,18,2,润湿,为形成良好的,胶接,，首先要求,胶粘剂,分子和被胶接材,分子充分接触。为此，一般要将被胶接体表面的,空气,、,或者,水蒸气,等气体排除，使胶粘剂液体和被胶接材接,触。即将,气固界面,转换成,液固,界面，这种现象叫做,润湿,，其润湿能力叫做润湿性。,2026/1/29 周四,19,胶粘剂在涂胶阶段应当具有较好的,流动性,，而且其表面,张力应小于被粘物的表面张力。这意味着，胶粘剂应当在,被粘物表面产生,润湿,，能,自动铺展,到被粘物表面上。,当被粘物表面存在凹凸不平和峰谷的粗糙表面形貌时，,能因胶粘剂的润湿和铺展，起,填平峰谷,的作用，使两个被,粘物表面通过胶粘剂而,大面积接触,，并达到产生,分子作用,力,的,0.5 nm,以下的近程距离。,2026/1/29 周四,20,这就要求要选择能起,良好润湿效果,的胶粘剂。同时，也,要求被粘物表面事先要进行必要的,清洁,和,表面处理,，达到最,宜润湿与胶接的表面状态。要,尽量避免润湿不良,的情况。,如果被粘物表面出现润湿不良的,界面缺陷,，则在缺陷的周,围就会发生,应力集中,的局部受力状态；此外，表面未润湿的,微细孔穴，粘接时未排尽或胶粘剂带入的,空气泡,，以及材料,局部的,不均匀性,，都可能引起润湿不良的,界面缺陷,，这些都,应尽量排除。,2026/1/29 周四,21,判断润湿性,可用,接触角,来衡量，这可用,Young,方程来表示：,SV,=,LV,cos,+,SL,（,1,）,式中，,为接触角，也称为润湿角；,SV,为固气界面张力；,LV,为液气界面张力；,SL,为固液界面张力。,此式应处于,热力学平衡状态,才有意义。,2026/1/29 周四,22,可从以下几种方式来,判断润湿,：,（1）从,接触角,(,润湿角,),来判断,习惯上将液体在固体表面的接触角,=90,时定为润湿,与否的分界点。,90,为,不润湿,，,90,为,润湿,，接触角,越小,，,润湿性能越好。,2026/1/29 周四,23,(2),由,Dupre,胶接功,的方程式来判断润湿,W,a,=,SV,+,LV,-,SL,（,2,）,式中,W,a,为,胶接功,，是表征胶接性能的热力学参数。,一般,W,a,值越大，胶接力也越大，,润湿性,越好。因为,SV,、,LV,两种表面张力,测试麻烦,，将式,(1),代入式,(2),中得：,W,a,=,LV,(1+,cos,),此式称为,Young-,Dupre,方程,，,越小，,W,a,越大。,2026/1/29 周四,24,(3),用,铺展系数,来判断润湿,铺展系数,为,S,=,SV,-,SL,-,LV,当,S,=0,，表示可能发生液体在固体表面上,自动铺,展,，即能润湿；,S,0,，,必然发生铺展,，即润湿性好；,S,200mN,m,2,为,高能表面,，金属、金属氧化物和无机化,合物的表面，都是高能表面，表面能,胶粘剂的,LV,，,容易铺展润湿,；,低能表面的,c,一般胶粘剂的,LV,，所以,不易铺展润,湿,。,2026/1/29 周四,26,临界表面张力,c,较大的被粘物，选择比被粘物,c,小的,胶粘剂比较容易，有较多的胶粘剂品种可供选择。但,c,越小,，则越不容易选择能有效润湿的胶粘剂。例如，,聚,四氟乙烯,(PTFE),的,c,只有,19mN,m,，很不容易找到表面,张力比这还小的胶粘剂，所以,PTFE,具有,难粘的特性,，利,用这一特性，将,PTFE,热喷涂于,锅面,，就可以制成不粘,锅。,要想粘接,PTFE,，只有利用,钠,-,萘溶液,进行化学处理或利用,低温等离子体,进行处理使表面改性，才能进行粘接。,2026/1/29 周四,27,3,界面扩散,胶粘剂分子,或,分子链段,与处于,熔融,或,表面溶胀状态,的,被粘聚合物表面接触时，分子之间会产生相互跨越界面的,扩散,，界面会变成,模糊的弥散状,，两种分子也可能产生,互,穿的缠绕,。这时，虽然分子间只有,色散力,的相互作用，也,有可能达到,相当高,的胶接强度。,2026/1/29 周四,28,若胶粘剂与高分子材料被粘物的,相容性不好,，或,润湿,性不良,，则胶粘剂分子因受到斥力作用，链段不可能发,生,深度扩散，只在浅层有少许扩散，这时,界面的轮廓显,得分明,。只靠,分子色散力,的吸引作用结合的界面，在外,力作用下，容易发生滑动，所以胶接强度不会很高。,2026/1/29 周四,29,利用胶粘剂,粘接金属,，由于金属分子是以金属键紧密,结合起来的，分子的位置固定不变，而且,金属分子,排列,规整，有序性高，大多数能生成,晶体,构造，密度大而结,构致密，不但金属分子不能发生,扩散,作用，就是,胶粘剂,的分子也不可能扩散到金属相里面去。所以，胶粘剂粘,接金属形成的,界面,是很清晰的。,2026/1/29 周四,30,若对,金属,表面进行改性，除去松散的,氧化层、污染层，,并使之生成疏松多孔状表面，或增加表面的,粗糙度,，会有,利于胶粘剂分子的,扩散,、,渗透,或,相互咬合,，有可能提高,胶,接强度,。另外，选择,强极性,的或能与金属表面产生,化学键,的胶粘剂，也能提高,胶接强度,。借助,偶联剂,的作用，也是,提高,胶接强度,的有效方法。,2026/1/29 周四,31,4,形成胶接键,利用胶粘剂粘接被粘物，最终的目的是形成具有一定强度能满足使用要求的,胶接接头,。,润湿,和,扩散,是胶接过程中出现的现象，其质量直接影响胶接键的强度。,胶粘剂,润湿,被粘物并发生,扩散,，在界面上两种分子间产生,相互作用,，当分子间的距离达到分子作用半径的,0.5nm,以下时，会生成,物理吸附键,，即,次价键,。如表面发生,化学吸咐,，则生成,化学键,。,2026/1/29 周四,32,当胶粘剂,固化,或,硬化,后，生成的,胶接键,即被固定下来而,保有强度。,要获得,高强度的胶接接头,，首先,必要的条件,是在,界面处要能建立,分子级,的紧密接触，分子的距离一般应小于,0.5nm,。否则界面作用力太小，不能承受稍大的应力。,其次，胶粘剂与被粘物界面上，最好能通过分子的扩散作,用，形成,分子间的缠结,，这有利于提高强度。为提高胶接强,度，还必须掌握影响强度的一系列,因素,，并加以控制。,2026/1/29 周四,33,第二节 影 响 胶 接 作 用 的 因 素,1,胶粘剂的作用,绝大多数,固体表面,，从微观的尺度来看，是凹凸不平,的，将这样的表面迭合起来，只有,很小的点面,能相互接,触，大部分的表面都不能接触。因此,分子的总吸引力,很,小，很容易被分开。胶粘剂,作用的目的,之一，就在于可将,不规则的粗糙表面填补起来，使两个接触不良的表面，通,过胶粘剂产生,高度的分子接触,，提高胶接强度。,2026/1/29 周四,34,在开始,施加胶粘剂,的时候，胶粘剂应当具有较好的,流,动性,和,润湿性,，这样才能对固体表面产生良好的,润湿,铺展,，起到填充凹凸不平表面的作用。然后，胶粘剂,又应当能够,向界面扩散,，并在恰当的时间发生,固化,或,硬化,，具有较高的内聚强度，能经受较大的外力作用。,2026/1/29 周四,35,不同的胶粘剂品种，有各种不同的固化或硬化方式。,溶剂型胶粘剂,是通过,溶剂的蒸发,或,扩散,、,渗透,而固化；,热熔型胶粘剂,是通过,降低温度,而固化；,化学反应型胶粘剂,则是在一定的温度,(,通常是升温,),下，通过内部产生,聚合,或,缩聚反应,而固化。,2026/1/29 周四,36,2,粘度,无论哪一种类型的胶粘剂，在使用的时候，均要保持,较小的粘度,，以利于,润湿,、,铺展,和,均匀地分布,到被粘物,表面；同时还要求胶粘剂有,较小的表面张力,，才可能有,较好的,润湿,效果，自发地铺展于凹凸不平的基体表面,上，形成,良好,的分子接触。,2026/1/29 周四,37,（1）分子量,液体的粘度,是由于液体的,分子之间,受到运动的影响而产生,内摩擦阻力,的表现。它除了受溶液浓度的影响以外，主要受,分子量,的影响：,式中，,为高分子溶液的特性粘度；,M,为平均分子量；,K,、,a,为两个与体系有关的常数。,2026/1/29 周四,38,（2）,溶剂,一般来说，同一高分子在,良溶剂,中的,粘度,，要比在,不良溶剂,中的高,一些。,（3）,温度,随着温度的升高粘度下降。热熔胶的熔融粘度受,温度,的影响更为明显。,2026/1/29 周四,39,粘度,影响高分子和被粘物表面接触的紧密程度。,粘度低,，胶粘剂,较易润湿铺展,，分子接触紧密，可得,到较高的胶接强度。但是，,粘度过低,，虽然利于润湿铺,展，但也,易于流淌,，且内聚强度不会太高。,2026/1/29 周四,40,溶剂型胶粘剂,的粘度如果太低，当溶剂蒸发时，收,缩大，应力集中较严重，胶接强度反而降低。,热熔型胶粘剂,会因为和被粘物之间,热膨胀系数,的差,别，冷却时引起应力集中。所以，在调制或选择胶粘剂,时，需要综合考虑各种影响，设计,最佳的粘度,。,2026/1/29 周四,41,胶粘剂的,粘度,应当是随着胶接过程的推进而,逐步升,高,，最终,硬化,或,固化,。胶粘剂在低粘度状态时的,时间久一,点,，可以增加接触的程度和胶接强度。从实用观点出发，,绝大多数胶粘剂至少应在,几分钟之内,保持相当的,流动性,。,对,大面积,一次粘接时，则希望保持流动性的时间略长,一点，以便顺利完成大面积的均匀涂胶。,2026/1/29 周四,42,一次,粘接面较小,的，则保持低粘度时间可短一点，如,氰基丙烯酸酯类胶粘剂,，多用于小面积快速胶接，,保持低粘度时间只需几秒或几十秒。,胶粘剂,处于流动状态的时间,，是胶接过程的,重要参数,之一，也是胶粘剂控制适用期的,重要因素,。根据所要求,的胶接水平，综合考虑胶粘剂的粘度及保持流动性的时,间是很重要的。,2026/1/29 周四,43,3,表面能,胶粘剂与基体之间的,接触程度,也受到,表面能,的影响。,Zisman,曾经指出，,接触角,对衡量接触程度是有用的量度。,液体胶粘剂,和高表面能固体之间的,分子相互作用能,，,般都超过液体分子本身的,内聚能,。,2026/1/29 周四,44,金属、金属氧化物和各种无机物都是,高能表面,，如,与其接触的液体或胶粘剂的粘度很低，表面张力也低,则,其接触角很小，可以,自动润湿铺展,，分子相互接触紧,密，胶接强度可能高。,反之，许多,极性的,液体胶粘剂和,非极性,的聚乙烯或,其他聚合物，由于低能表面以及和液体胶粘剂的,极性不,相匹配,，形成的接触角大，胶接效果不好，胶接强度也,不会高。,2026/1/29 周四,45,实践证明，凡是,液体,或,胶粘剂表面张力,低于基体表面,张力，就会表现出,良好的润湿铺展效果,，并且分子接触比,较紧密，意味着会出现较高的胶接强度。,非极性聚合物,如,聚乙烯,和,聚四氟乙烯,的表面能和临界,表面张力分别为,s,=35.7,、,23.9,mN,m,，,c,=31.19,mN,m，,低于一般,胶粘剂的表面张力,值,(78,33,mN,m),，所,以润湿与胶接的效果均不好。只有进行,表面改性,，提高表,面能，才能满足胶接要求。,2026/1/29 周四,46,4,弱边界层,胶粘剂与被粘物之间，应当有,良好的分子接触,，才能达到较高的胶接强度。如在,胶接接头内,，存在,相当低的强度区域,，那末，即使胶粘剂与被粘物之间有良好的接,触，接头强度也并不会很高。,2026/1/29 周四,47,边界层,主要是指,固体,、,液体、气体紧密接触的边缘部分,，从物理角度看，通常是指流经固体表面最接近的,流体层,，对传热、传质和动量均有特殊影响，但没有独立的相，这一点和,界面,是有一定区别的。如边界层内存在,低强度,区域，则称为,弱边界层,。,2026/1/29 周四,48,聚合物基体内，,形成弱边界层的原因,，可能有以下几种：,聚合过程所带入的,杂质,影响，如从聚合反应釜中掉进去的,润滑油,，这是低分子量的有机杂质；,聚合过程未全部转化的,残余低分子量尾料,；,2026/1/29 周四,49,加入的,抗氧剂,、,增塑剂,、,紫外光吸收剂,、,润滑剂,等,低分子量助剂,的影响；,成型加工过程中带入的,杂质,，如,脱模剂,的影响；,商品在贮存运输过程中，不慎带入的,杂质,。,2026/1/29 周四,50,第三节 胶 接 理 论,了解,胶接理论,，不但可以从理论上指导胶粘剂选择，,胶接接头的设计，制定最佳的胶接工艺，控制影响胶接强,度的各种因素，达到形成强力胶接接头的目的。,更重要的是了解胶接的内在机理，包括,胶接,与,被粘,对立,统一的关系，胶接过程中的,物理,、,化学变化,，从而对胶接,现象，从感性认识深化到本质与规律性的理性认识。,2026/1/29 周四,51,经过几十年的研究和发展，许多学者从不同的角度，提出了许多有价值的,理论,。虽然这些理论,尚有争论,，还没有公认的统一理论，但在解释胶接现象方面，,均各有可取的观点,，目前仍在不断地发展与完善中。,2026/1/29 周四,52,1,机械结合理论,这是一种较早的,最直观,的,宏观理论,。认为被粘物表,面的,不规则性,，如高低不平的峰谷或疏松孔隙结构，有,利于胶粘剂的填入，固化后胶粘剂和被粘物表面发生咬,合而固定。这就是机械结合理论最简单的解释。,2026/1/29 周四,53,McBain,在,30,年代首先提出这一理论。机械嵌定的固定,方法应用很普遍，表面处理过的金属粘接，,多孔物质,如,纸、木材、皮革、纺织品等的胶接就是实际的例子。,机械结合的关键,是被粘物表面必须有大量的凹穴、槽,沟、多孔穴等，当胶粘剂涂布上去时，经过润湿、流动、,挤压、铺展而填入这些孔穴内，固化后，就嵌定在孔隙中,而紧密地结合起来，表现出较高的胶接强度。,2026/1/29 周四,54,机械结合理论曾经起过,积极作用,，但是随着其他胶接,理论的建立和发展，几乎一度被冷落。近,20,年来，用现,代微观研究仪器的观测结果，证明,微机械嵌定作用,是确,实存在的。,如在,ABS,塑料,上,镀金属,，镀前先用溶剂处理，使塑料,表面产生大量微穴，然后沉积导电物质到微孔中，再进,行电镀。,2026/1/29 周四,55,金属铝,的胶接强度一般不太高，经,HCl,液或化学氧化液处理后，生成大量,立体结晶构造,，带有大量,槽沟,和,微穴,，胶接强度有显著提高。,钢带,表面轧制的光滑面，直接的胶接强度并不高，经,磷酸盐处理,后，产生大量,磷酸铁微孔,，胶接强度明显提高。,2026/1/29 周四,56,2,吸附理论,吸附理论的,基本观点,是：胶接是一种,吸附作用,，这是,最早提出并被大多数科学家接受的。,吸附理论,认为，胶接产生的粘附力主要来源于胶粘剂,与被粘物之间界面上,两种分子之间相互作用,的结果，所,有的液体,固体分子之间都存在这种,作用力,，这些作,用力包括,化学键力,、范德华力和,氢键力,。,2026/1/29 周四,57,这个,过程,是，首先胶粘剂分子由,布朗运动,向被粘物表,面移动，胶粘剂分子的,极性基团,向被粘物的极性部分靠,近，当胶粘剂分子与被粘物分子间的距离,小于,0.5nm,时，,分子间就产生了范德华力或氢键力的结合。,吸附理论把,胶接,主要归结于胶粘剂与被粘物,分子间力,的作用。,2026/1/29 周四,58,根据吸附理论，如果胶粘剂分子中,极性基团,的极性越,大，数量越多，则对,极性被粘物,的胶接强度就越高；,极,性,胶粘剂与,非极性,被粘物或,非极性,胶粘剂与,极性,被粘物,胶接，由于分子间排斥，不利于分子的接近，不能产生,足够的分子间力，所以胶接力很差；而,非极性,胶粘剂与,非极性,被粘物结合，由色散力产生的胶接强度较小。,2026/1/29 周四,59,3,扩散理论,扩散理论认为，高分子材料之间的,胶接,是由于胶粘剂,与被粘物表面分子或链段彼此之间处于不停的热运动引,起的,相互扩散作用,，使胶粘剂与被粘物之间的界面逐步,消失，形成相互交织的牢固结合，胶接接头的,强度,随时,间的,延长,而增至,最大值,。,2026/1/29 周四,60,如果胶粘剂是以,溶剂,的形式涂敷到被粘物表面，而,被,粘物表面,又能在此溶剂中,溶胀或溶解,，则彼此间的扩散,作用更为显著，其胶接强度就越高。因为胶粘剂和被粘,物间的,相互扩散,是产生胶接力的主要因素，,胶接强度,与,它们的,相容性,有关。,2026/1/29 周四,61,高分子材料之间的,胶接,可以分为,同种,高分子材料的,自,粘,和,不同种,高分子材料的,互粘,。前者是同种分子间的扩,散，后者是不同类分子的扩散。,两种扩散,的结果都会使,胶粘剂与被粘物分子交织在一起，从而形成牢固的结合。,2026/1/29 周四,62,4,化学键理论,该理论认为，,胶接作用,是由于胶粘剂与被粘物之间的,化,学结合力,而产生的，有些胶粘剂能与被粘物表面的某,些分子或基团形成,化学键,。化学键是分子中相邻两原子,之间的强烈吸引力，一般,化学键,要比分子间的,范德华力,大一两个数量级，这种化学键的结合十分牢固。,2026/1/29 周四,63,2026/1/29 周四,64,5,静电理论（双电层理论）,双电层理论是将胶粘剂与被粘物视作一个,电容器,。电,容器的两块夹板就是,双电层,。即当两种不同的材料接触,时，胶粘剂分子中官能团的,电子,通过分界线或一相极性,基向另一相表面,定向吸附,，形成了,双电层,。,2026/1/29 周四,65,由于,双电层,的存在，欲分离双电层的,两个极板,，就必,须克服,静电力,。当被粘物与胶粘剂剥离时，可以视为两,块极板的分离，此时两极之间便产生了,电位差,，并随着,极板间的,距离,增大而增大，到一定极限值时，便产生了,放电现象。,由于,双电层,的形成，胶粘剂与被粘物之间就有静电,力产生，从而产生了,胶接力,。,2026/1/29 周四,66,双电层,理论只存在于能形成,双电层,的胶接体系，不,具有普遍性，并且双电层所产生的,静电力,即使存在于某,些胶接体系中，但是，它在这个胶接中,绝不是,起,主导,作,用的，它只占整个胶接力的,一部分,。,2026/1/29 周四,67,6,配位键理论,配位键理论,认为，强的粘附作用来源于胶粘剂分子与,被粘物在界面上生成的,配位键,(,氢键就是一种特殊的配位,键,),。胶接时，胶粘剂涂覆在被粘物表面后，受被粘物表,面的,吸引,，胶粘剂开始润湿被粘物材料表面，同时胶粘,剂分子向被粘物材料移动。在移动过程中，胶粘剂分子,中,带电荷,部分逐渐向被粘物材料,带相反电荷,部分靠近，,当这两部分距离,小于,0.35nm,时，就结合形成,配位键,。,2026/1/29 周四,68,生成配位键既需要有,提供未共享电子对,的一方，又需,要有,接受电子对,的一方。就是说比较理想的胶接应当是，,当,被胶接材料,是,电子供给体,则应采用,电子接受体,材料的,胶,粘剂,进行胶接；当被胶接材料是,电子接受体,，则应采用,电,子供给体,的胶粘剂进行胶接。如果在,胶接,中，胶粘剂与被,胶接材料均能,提供电子对,或均为,接受电子对,的一方，则胶,接就很难成功。,2026/1/29 周四,69,聚四氟乙烯,材料之所以难以胶接就是典型的例子，因,为聚四氟乙烯可以,提供电子对,，而一般的胶粘剂大多可,提,供电子对,，这样两者都能提供电子对，胶接时不能产生配,位键，这就是聚四氟乙烯难粘的原因之一。,2026/1/29 周四,70,环氧树脂,之所以具有,很好,的胶接性，从最简单的分子,结构看，它有,4,个氧原子,2,个苯环，从配位键机理分析，,因为,4,个氧原子,有,8,个配位能力很强的,未共享电子对,，还,有,2,个具有,共轭丌键,体系的苯环。另外分子中没有大的烷,基链构成位阻，这就使它成为胶接,金属材料,的佼佼者。,2026/1/29 周四,71,总结性评价,自,1920,年以来，人们已经提出了多种胶接理论。每种理论都有大量,实验为依据,，只是研究的,角度、,实验方法,、实验条件,各有不同，但目标都是为追求形成,胶接现象,的本质。另外，还有,弱边界层理论,、,流变理论,也在研究中，各种理论研究继续向纵深发展。,2026/1/29 周四,72,研究手段,的发展，提高了人们认识事物深度与广度的能力。,胶接科学技术,已广泛应用于工农业生产、国防高新科技和日常生活中，这也促进了研究,胶接机理,的迫切性。各派理论已开始逐步靠近，由独立分散而逐步结合。,2026/1/29 周四,73,吸附理论,采纳了扩散理论,，更加合理地解释了润湿、扩散、胶接键成键过程；,酸碱相互作用理论,，本身就是,吸附理论,深化的发展，是胶接功的主要贡献部分；,化学键理论,是从,吸附理论,衍生出来的，除了,成键机理,有其独特之处以外，其余都离不开,吸附理论,的基本内容；,静电理论,吸取了,酸碱相互作用,给体与受体的观念，从而有了更进一步的发展。,2026/1/29 周四,74,胶接理论,至今还未发展成统一的理论，对各派理论可,采取综合理解，兼收并蓄，灵活运用的原则，充分调动,提高,胶接强度,的一切有利因素，避免,降低,分子作用力的,不利因素。,由于每一种,理论,都有一定的依据，可以认为,胶接,是多,种因素构成的，并具有,协同关系,。,2026/1/29 周四,75,不妨设想,总胶接功,是,各理论胶接功的总合,，列出如,下的表达式,式中，,W,总,为总胶接功；,W,ad,为物理吸附功；,W,ab,为酸碱,相互作用功；,W,c,为化学键功；,W,d,为扩散功；,W,e,为静电,作用功；,W,m,为机械功。,2026/1/29 周四,76,纳米胶粘剂,纳米材料是一种新材料，是由纳米量级的晶态或非晶,态超细材料构成的固态物质。由于其尺寸小、比表面积,大以及独特的固体结构，使其具有高强度、高韧性、高,比热、高导电、高导磁性等。,2026/1/29 周四,77,在胶粘剂领域，用溶胶、凝胶技术制备具有纳米尺度,的,SiO,2,充填环氧树脂。,在环氧树脂胶粘剂中加入8%的纳米金刚石粉，胶层,的耐磨性提高了2.24倍，拉伸强度提高了27.5%。,纳米胶粘剂,的研究刚刚起步，,有更多工作要进一步研究,2026/1/29 周四,78,21,世纪胶接领域关注的重点研究课题,1.,环保压力日益加重，研究能取代一切污染环境的胶,粘剂；,2,.因为可以生物降解，不污染环境，天然胶粘剂的改,性研究将会加强；,3.,胶接理论的深入研究，将目前的多种理论统一，形,成胶接科学学说；,2026/1/29 周四,79,4.,找出胶接强度的普适表达方式，实现胶接强度的无,损检测；,5,.开发可以直接胶接低能表面的胶粘剂；,6.,开发固化更快、效率更高、成本更低、更节省材料、能源的胶粘剂；,7,.开发各种功能胶粘剂，如:智能型胶粘剂，耐高温有机胶粘剂，微电子、,IT,产业用胶粘剂等；,8.,涂胶机器人的普及以及胶接自动化技术。,2026/1/29 周四,80,国内外胶接技术专业期刊,1,粘接,2,中国胶粘剂,3,化学与粘合,4,Adhesives age,5,The Journal of adhesion,6,Adhsion,2026/1/29 周四,81,7,Journal of the adhesive&sealant council,8,European,adhesives&sealants,9,Adhesives&sealants newsletter,10,日本接着协会志,11,接着,12,接着技术,2026/1/29 周四,82,部分塑料的对应溶剂,聚氯乙烯（,PVC)：,环己酮、四氢呋喃、过氯乙烯、,硝基乙烷、甲乙酮、氯苯、吡啶、丙酮和苯的混合物,聚苯乙烯（,PS)：,乙酸甲酯、乙酸乙酯、三氯乙烯、,四氯乙烯、甲乙酮、二氯甲烷、二氯乙烷、二硫化碳、,苯、甲苯、二甲苯,聚甲基丙烯酸甲酯：,甲酸、二氯乙烷、丙酮、二氯甲,烷、三氯甲烷、四氯乙烷,2026/1/29 周四,83,聚酰胺类（,PA)：,间甲苯酚、苯酚、甲酸,聚对苯二甲酸乙二醇酯(,PET)：,邻-氯代苯酚、苯酚-四,氯乙烷、间苯二酚、硝基苯,聚碳酸酯(,PC)：,二氯甲烷、二氯乙烷、三氯甲烷、三,氯乙烷、三氯乙烯、甲酚,聚苯醚(,PPO)：,甲苯、二氯甲烷、二氯乙烷、三氯甲,烷、三氯乙烷,2026/1/29 周四,84,溶剂粘接实例,1,有机玻璃件溶接,飞机上有较多的,有机玻璃,零件，其中有些小型复杂,零件的局部采用溶接连成一体。,二氯乙烷,是有机玻璃,的良溶剂，在100份二氯乙烷中加入35份有机玻璃屑,配制成有机玻璃稀溶液，涂于有机玻璃的连接面上，,晾置12,min，,对合溶接，粘接后静置1824,h。,环境温,度1525，相对湿度小于70%。,2026/1/29 周四,85,2注塑飞机模型溶接,注塑飞机模型工艺品的造型为中空机身，注塑后的,模型工艺品需要进行溶接对合。模型材料为,聚苯乙烯,塑料。聚苯乙烯塑料溶于,二氯甲烷,或,甲苯,溶剂。只要,将二氯甲烷或甲苯溶剂直接涂于模型分型面胶合处，,晾置23,min,溶接对合后，静置12,h,以上。,2026/1/29 周四,86,思考题,1.胶粘剂的固化或硬化方式。,2.形成胶接的条件。,3.如何判断润湿性。,4.几种胶接理论的主要观点。,5.几个概念,（1）固化 （2）硬化,（3）贮存期 （4）适用期,（5）内聚破坏 （6）粘附破坏,2026/1/29 周四,87,