胶黏剂备课讲稿.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,胶黏剂,绪 论,教学目的,掌握胶黏剂的基本知识、基本理论和基本原理，了解胶黏剂改性的基本内容和研究发展概况，结合各种胶黏剂的特性，对胶接工艺及胶黏剂提出相应的改进或改性方法；利用胶接基础理论知识分析和解决胶接过程及胶接制品出现的胶接技术问题。,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。,一、胶黏剂发展简史,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,。,1909,年,-,酚醛树脂出现,1912,年,-,酚醛粘结剂出现,30,年代,-,氯丁,胶出现，合成橡胶胶粘剂出现,1941,年,-,结构胶粘剂出现（混合主料）,1943,年,-,聚氨酯胶粘剂出现,50,年代,-,环氧树脂胶粘剂出现,60,年代,-,热熔型胶粘剂出现,70,年代,-,第二代丙烯酸酯胶粘剂出现,80,年代以后,-,原品种的改性,合成胶粘剂时代,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,5,10kg,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。,在汽车工业中的应用,1,、汽车风窗玻璃橡胶条的胶接和密封、汽车顶篷泡沫塑料的胶接,2,、汽车风窗玻璃直接胶接,3,、汽车的钢板钣金件接缝的胶接密封,4,、防震隔热用胶粘剂的应用,5,、汽车的流水槽密封胶接,6,、汽车刹车蹄与刹车片的胶接,7,、汽车喇叭、车灯的胶接,接触器铁芯短路环的胶接示意图,在电器、电子工业中的应用,铜套与磁钢的胶接示意图,在仪器、仪表工业中的应用,螺丝胶粘剂：,主要用途为不会浸蚀塑料，所以最适用于和塑料接邻的电视机、电风扇、音响器械类的螺丝、金属等的螺丝。特性是防止小螺丝钉的松动、泄漏、生锈。,硅酮胶,使用温度,-40-150C,适用于钢窗,铝门窗与玻璃粘贴密封,;,以及保温,隔热等箱体接缝的密封使用,.,使用温度,-40-90C,适用于钢窗,铝及建筑方面的密封补漏,.,门窗与玻璃粘贴密封,;,以及屋顶楼层裂纹,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。,1999,年,世界胶黏剂总需求量为,1800,万,，,2010,年达,2500,万,。,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。,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。,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。,二、胶黏剂组成,固化剂：,亦称硬化剂。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；或使线型高分子化合物交联成体型高分子化合物，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。,填料用量要求：控制胶黏剂到一定黏度；保证填料能润湿；达到各种胶接性能的要求。,增韧剂：,能提高胶黏剂的,柔韧性,，,降低脆性,，改善,抗冲击性,等。通常增韧剂是一种单官能团或多官能团的物质，能与胶料起反应，成为固化体系的一部分结构。,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、钛酸酯偶联剂。,使用方式：将偶联剂配成,1,2,的乙醇液，喷涂在被粘物的表面，待乙醇自然挥发后即可涂胶；直接将,1,5,的偶联剂加到基体中去,。,除此之外，胶黏剂中有时还加有稳定剂、触变剂、引发剂、促进剂、乳化剂、增稠剂、防老剂、阻聚剂、阻燃剂等。,增塑料,：,具有在胶黏剂中能提高胶黏剂弹性和改进耐寒性的功能。增塑料通常为沸点高的、较难挥发的液体和低熔点固体。按化学结构分多为：邻苯二甲酸酯类，脂肪族二元酸酯类，磷酸酯类，聚酯类和偏苯三酸酯类。,三、胶黏剂的分类,1,按基料分类：,溶液型,水基型（乳液型）,膏状或糊状型,固体型,膜状型,2,按物理形态分类：,（,1,）水基蒸发型 如聚乙烯醇水溶液和乙烯醋 酸乙烯（,EVA,）共聚乳液型胶黏剂。,（,2,）溶剂挥发型 如氯丁橡胶胶黏剂。,（,3,）热熔型 如棒状、粒状与带状的乙烯一醋酸乙烯热熔胶。,（,4,）化学反应型 如,一氰基丙烯酸酯瞬干胶、丙烯酸双酯厌氧胶和酚醛,-,丁腈胶等。,（,5,）压敏型 受指压即粘接，不固化的胶黏剂，俗称,不干胶。,3,按固化方式分类,4,按用途分类,5,按受力情况分类,结构胶黏剂与非结构胶黏剂,四、,胶黏剂的特点,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,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。,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。,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。,五、胶黏剂导论,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。,胶黏剂专业术语,1.,粘合,(adhesion),：两个表面依靠化学力、物理力或两者兼有的力使之结合在一起的状态。,2.,内聚,(cohesion),：单一物质内部各粒子靠主价力、次价力结合在一起的状态。,3.,粘附破坏,(adhesion failure),：也叫,界面破坏,是胶黏剂和被粘物界处发生的目视可见的破坏现象。,4.,内聚破坏,(cohesion failure),：胶黏剂或被粘物中发生的目视可见的破坏现象。,5.,固化,(curing),：胶黏剂通过化学反应,(,聚合、交联等,),获得并提高胶接强度等性能的过程。,6.,硬化,(hardening),：胶黏剂通过化学反应或物理作用,(,如聚合、氧化反应、凝胶化作用、水合作用、冷却、挥发性组分的蒸发等,),，获得并提高胶接强度、内聚强度等性能的过程。,7.,贮存期,(storage life),：在规定条件下，胶黏剂仍能保持其操作性能和规定强度的最长存放时间。,8.,适用期,(pot life),：配制后的胶黏剂能维持其可用性能的时间。同义词：使用期。,9.,固体含量,(solids content),：在规定的测试条件下，测得的胶黏剂中不挥发性物质的质量百分数。同义词：不挥发物含量。,