第八章粘合剂
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粘合剂(Adhesive)是靠界面间作用使各种材料牢固地粘接在一起的物质。
一、粘合剂的组成粘合剂是一类混合物,不同品种的粘合剂组成不同,有简单、有复杂,但粘料是粘合剂的主要组分,根据需要还配合一种或多种其他组分。
1、粘料粘合剂以称基料、主剂、是决定粘合剂性能主要组分,能起到胶粘的作用,作为粘料的物质可以是天然高分子、合成树脂及合成橡胶。
天然高分子有淀粉、蛋白质、天然橡胶等,还有无机材料如硅酸盐、硝酸盐等。
粘料的选择需考虑聚合物的特性和被粘物的特性。
2、固化剂和固化促进剂以热固性聚合物为粘料时,必须加入固化剂使粘合组分交联形成体型结构。
固化促进剂是加速交科反应,缩短固化时间或降低固化温度的组分。
3、增塑剂和增韧剂为了改善胶层柔韧性,提高胶层冲击强度而加入的配合剂。
4、稀释剂稀释剂是为了降低粘合剂粘度、增加粘合剂浸稳透力而使用的低分子化合物,有些稀释剂还能降低粘合剂的活性,延长粘合剂的使用期。
5、填料填料的作用是改善粘合性能和降低粘合剂的成本。
填料一般是粉末状或细短纤维状。
填料的用量要合适,否则会导致粘接性能下降。
6、偶联剂偶联剂是为了改善粘合剂和被粘物表面之间的界面强度而使用的助剂。
偶联剂是具有反应性基团的化合物,可与被粘物表面分子形成化学键合。
偶联剂又称增粘剂。
7、其他助剂粘合剂组分除上述必需的组分外,有进根据粘料的结构性质、用途还需加入防老剂、着色剂等组分。
二、粘合剂的分类粘合剂种类繁多,组分各异,有多种分类方式:1、按形态分类水溶液型、溶液型、乳液(胶乳)型、无溶剂型、固态型、膏状与腻子2、按化学成分分类1)无机:包括硅酸盐、磷酸盐、硼酸盐、陶瓷类及低熔点金属类2)有机:天然系及合成系。
天然系包括淀粉系类、蛋白系类、天然树脂系类、天然橡胶系列、沥青系类。
合成系包括树脂型、橡胶型(氯丁橡胶、丁腈橡胶、丁苯橡胶、丁基橡胶、聚硫橡胶、羧基橡胶、有机硅橡胶、热塑性橡胶)及复合型。
其中树脂型包括热塑性类(聚醋酸乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩醛类、聚丙烯酸酯类、纤维素类、饱和聚酯、聚氨酯等)及热固性类(脲醛树脂、蜜醛树脂、酚醛树脂、间苯二酚甲醛树脂、环氧树脂、不饱和聚酯等)。
一.名词解释1.粘合剂:凡能形成一层薄膜,靠此薄膜将一物体与另一物体的表面紧密地连接起来,起着应力的作用和满足一定物理,化学性能要求的非金属物质称为粘合剂2.主体材料:在粘合剂中起粘合作用并赋予粘合层一定机械强度的物质3.辅助材料:粘合剂中用以改善主体材料性能或便于施工而加入的物质4.粘合力的作用形式:化学键力,分子间力,界面静电引力,机械作用力5.取向力:极性分子永久偶极之间产生的引力6.诱导力:极性分子的永久偶极与它在其他分子上引起的诱导偶极之间的相互静电引力7.色散力:色散力存在于一切极性和非极性分子中,是范德华力中最普遍的一种作用力8.表面张力:表面区分子由于受力不平衡,产生一种向里收缩的力,即表面张力9.界面张力:液体与固体表面接触时,处于界面区的液,固分子都受到各自内部分子的吸引力,而在界面方向则受到来自界面分子力的吸引力作用,这两种引力的合力即为界面引力10.润湿状态:如果固体对界面区的液体分子的吸引力大于液体对界面区的液体的吸引力,则界面区的液体分子就有一种向固体内部收缩的张力,即合力的方向是朝向固体内部的,则液体就会进入固体内部,即润湿状态11.粘合理论:吸附理论,静电理论,扩散理论,机械互锁理论,化学键合理论12.粘合剂粘合法:将不同形态的粘合剂设法均匀地分布在纤维网内,随后通过粘合剂的固化,将纤网内呈分散状态的纤维相互粘合,从而制成非织造布产品,这种方法13.热粘合法原理:热粘合加固是对混有低熔点的热熔纤维或热熔胶粉的纤维网进行热处理,使热熔物质熔融后,在纤维之间的接点处产生粘合,并在冷却后得以固定,使纤维网得到加固而制成非织造布14.粘合接头在未受到外力作用时内部所具有的应力称为内应力15.收缩应力:粘合层在固化过程中由于体积的收缩而产生的内应力16.热应力:在温度发生变化时,由于粘合层与被粘合层材料之间膨胀系数的不同而产生的内应力17.偶联剂:偶联剂是能同时与极性物质和非极性物质产生一定结合力的化合物二.。
劳动课教学设计第八周粘合剂的使用劳动课教学设计 - 第八周:粘合剂的使用1. 教学目标通过本节课的学习,学生将了解和掌握粘合剂的基本知识、种类及使用方法,培养学生的动手操作能力和创新思维,提高学生的综合素质。
2. 教学内容2.1 粘合剂的定义及作用- 粘合剂的定义:粘合剂是一种用于粘合两种或多种材料的化学物质。
- 粘合剂的作用:粘合剂在工业、建筑、家居等领域中起到连接、固定、密封等作用。
2.2 粘合剂的种类及特点- 有机胶粘剂:如胶水、胶带等,具有较高的粘合强度和灵活性。
- 无机胶粘剂:如水泥、混凝土等,具有较高的耐久性和抗压强度。
- 热熔胶:通过加热使胶体熔化,冷却后粘合,具有快速、简便的特点。
- 紫外线胶:通过紫外线照射固化,具有较高的速度和强度。
2.3 粘合剂的使用方法及注意事项- 使用方法:根据粘合剂的种类和用途,进行相应的操作,如涂胶、粘合、固化等。
- 注意事项:- 选用合适的粘合剂,根据材料的性质和要求选择相应的粘合剂。
- 保证粘合面清洁、干燥、无油污,提高粘合效果。
- 控制粘合剂的用量,避免过多或过少影响粘合效果。
- 遵循粘合剂的固化时间和温度要求,确保粘合强度。
- 注意安全,避免接触皮肤和吸入,严格按照说明书操作。
3. 教学过程3.1 课堂讲解- 教师通过PPT、实物等辅助教具,讲解粘合剂的基本知识、种类及使用方法。
- 引导学生思考粘合剂在生活和工业中的应用,激发学生的学习兴趣。
3.2 动手实践- 学生分组进行实践操作,教师巡回指导。
- 学生根据教师提供的任务卡,完成相应的粘合任务。
- 教师及时纠正学生的操作错误,解答学生的疑问。
3.3 成果展示- 学生展示自己的作品,分享制作过程中的心得体会。
- 教师对学生的作品进行评价,给予肯定和建议。
3.4 课堂小结- 教师总结本节课的学习内容,强调重点知识点。
- 学生填写学习反馈表,表达对本次课程的看法和建议。
4. 教学评价通过学生的课堂表现、实践操作和作品质量,评价学生在粘合剂使用方面的掌握程度。
胶接技术常见的功能与应用1.粘接技术的定义粘接技术是借助胶粘剂在固体表面上所产生的粘合力,将同种或不同种材料牢固地连接在一起的方法。
粘接的主要形式有两种:非结构型和结构型。
非结构粘接主要是指表面粘涂、密封和功能性粘接,典型的非结构胶包括表面粘接用胶粘剂、密封和导电胶粘剂等;而结构型粘接是将结构单元用胶粘剂牢固地固定在一起的粘接现象。
其中所用的结构胶粘剂及其粘接点必须能传递结构应力,在设计范围内不影响其结构的完整性及对环境的适用性。
2.胶粘剂的功能胶粘剂的主要功能是将被粘接材料连接在一起。
粘接组件内的应力传递与传统的机械紧固相比,应力分布更均匀,而且粘接的组件结构比机械紧固(铆接、焊接、过盈连接和螺栓连接等方式)强度高、成本低、质量轻。
如果薄壁件粘接物粘接到厚壁制品上,可充分发挥薄壁件的全部强度。
而机械紧固和焊接结构的强度要受紧固件或焊点及其热感应区域的限制。
用胶粘剂粘接的组件外观平整光滑,功能特性不下降。
这一点对结构型粘接尤为重要。
如宇航工业中的结构件外观平整光滑度高,这样有利于减少阻力与摩擦,将摩擦升温降低到到最低程度。
故直升机的旋翼片全部用胶粘剂组装。
用胶粘剂粘接紧密配合的电子或电器元件也避免有凹凸点,从中获益丰厚。
导航电器运用胶粘剂组装可得到平整而无结构干扰的外表面。
由于粘接接头中应力分布十分均匀,可使被粘接物的强度和刚度全部得以体现,而且还可减轻质量,如宇航器采用胶粘剂组装消除了消极载荷,增大有效载荷,航程提高,运费降低。
胶粘剂可用于金属、塑料、橡胶、陶瓷、软木、玻璃、木材、纸张、纤维等各种材料之间的粘接。
对不同材料的接头处于可变温度时,胶粘剂可发挥其独特的使用效能。
柔性胶可调节被粘接物的热膨胀特性差别,并能防止刚性坚固体系在使用环境中造成破坏。
如果粘接组件在较高温度中使用,柔性胶粘剂可在不同材料间进行适宜地移动和迁移,通过移动或迁移过程可有效调节不同质材料间的热膨胀差异,达到牢固粘接成一体的目的。
粘合剂:凡能形成一层薄膜(层),靠此薄膜(层)将一物体与另一物体的表面紧密地连接起来,起着传递应力的作用和满足一定物理、化学性能要求的非金属物质,称为粘合剂。
粘合:采用粘合剂将各种材料或部件连接起来的技术称为粘结技术,即粘合。
结构胶:结构胶指强度高,能承受较大荷载,且耐老化、耐疲劳、耐腐蚀,在预期寿命内性能稳定,适用于承受强力的结构件粘接的胶粘剂。
次结构胶:具有结构型和非结构性之间的特性,能耐一定程度负荷的物质。
非结构胶:一般随着温度的上升,引起粘合层的蠕变,粘合力急剧下降,相反在低温下,抗张剪切力升高,刚性也增高。
润湿:固体表面上的气体被液体所取代的过程,即液体在固体表面上粘附、铺展的过程。
接触角:液体在固体表面形成液滴达到平衡时,在气,液,固三相交界处,气-液界面的切线和固-液界面之间的夹角称为接触角(θ) 。
表面张力:作用于液体表面单位长度上使液体表面收缩的力,单位为N/m,用表示。
弱界面层:当被粘材料、粘合剂及环境中的低分子物或杂质等,通过渗析、吸附及聚集等过程,在部分或全部界面内产生这些低分子物质的富集区,这就是弱界面层。
不挥发分含量:涂料中所含有的不挥发物质的总量。
助剂 :为改善高分子加工性能或物理机械性能或增强功能而加入高分子体系中的各种辅助物质。
固化剂:固化剂是一类可以使低分子聚合物或单体经一定化学反应,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的物质。
经固化后,粘合剂由液体变为固体,因此固化剂也称为硬化剂、变定剂填料:粘合剂组分中不和主体材料起化学反应,但可以改变其性能,降低成本的固体材料叫填料,又称填充剂。
偶联剂:偶联剂是一类具有两性结构的物质,能同时与极性物质和非极性物质产生一定结合力的化合物。
增塑剂:增塑剂是一类能降低高分子化合物玻璃化温度和熔融温度,改善粘合剂胶层脆性,增进熔融流动性的物质。
露置时间:是指从涂胶起,经过一段有效露置直至将被粘物压合的时间。
聚合物之间,聚合物与非金属或金属之间,金属与金属和金属与非金属之间的胶接等都存在聚合物基料与不同材料之间界面胶接问题。
粘接是不同材料界面间接触后相互作用的结果。
因此,界面层的作用是胶粘科学中研究的基本问题。
诸如被粘物与粘料的界面张力、表面自由能、官能基团性质、界面间反应等都影响胶接。
胶接是综合性强,影响因素复杂的一类技术,而现有的胶接理论都是从某一方面出发来阐述其原理,所以至今全面唯一的理论是没有的。
吸附理论人们把固体对胶黏剂的吸附看成是胶接主要原因的理论,称为胶接的吸附理论。
理论认为:粘接力的主要来源是粘接体系的分子作用力,即范德化引力和氢键力。
胶粘与被粘物表面的粘接力与吸附力具有某种相同的性质。
胶黏剂分子与被粘物表面分子的作用过程有两个过程:第一阶段是液体胶黏剂分子借助于布朗运动向被粘物表面扩散,使两界面的极性基团或链节相互靠近,在此过程中,升温、施加接触压力和降低胶黏剂粘度等都有利于布朗运动的加强。
第二阶段是吸附力的产生。
当胶黏剂与被粘物分子间的距离达到10-5Å时,界面分子之间便产生相互吸引力,使分子间的距离进一步缩短到处于最大稳定状态。
根据计算,由于范德华力的作用,当两个理想的平面相距为10Å时,它们之间的引力强度可达10-1000MPa;当距离为3-4Å时,可达100-1000MPa。
这个数值远远超过现代最好的结构胶黏剂所能达到的强度。
因此,有人认为只要当两个物体接触很好时,即胶黏剂对粘接界面充分润湿,达到理想状态的情况下,仅色散力的作用,就足以产生很高的胶接强度。
可是实际胶接强度与理论计算相差很大,这是因为固体的力学强度是一种力学性质,而不是分子性质,其大小取决于材料的每一个局部性质,而不等于分子作用力的总和。
计算值是假定两个理想平面紧密接触,并保证界面层上各对分子间的作用同时遭到破坏时,也就不可能有保证各对分子之间的作用力同时发生。
胶黏剂的极性太高,有时候会严重妨碍湿润过程的进行而降低粘接力。