胶粘剂全部课件PPT

第一章 胶接理论基础
本章要点： 1.胶接理论定义； 2.胶粘剂在国民经济建设（特别是木材加工工业）中 的地位； 3.几种胶接理论的要点、局限性； 4.接触角的概念与意义，胶粘剂对被粘物表面的湿润 以及接触角与胶接质量的关系。
第一章 胶接理论基础
胶接是一个复杂的物理化学过程。 它包括胶粘剂 与被粘物的接触、胶粘剂的液化流动、对被粘物的润湿、 扩散、渗透、固化等。胶接涉及到高分子化学、高分子 物理学、界面化学、材料力学、热力学、流变学等多门 学科。因此，它是一门跨学科的科学技术。 胶接理论在20世纪40年代开始提出。胶接技术在航 空航天飞行器等尖端科技领域的应用，使得胶接理论的 研究获得了新动力。 胶接界面的作用力与胶接强度直接相关。一般认为 有3种主要的界面力：1,锚合、摩擦作用产生的机械力。 可达1.4~7MPa; 2,分子间力。7×102~7×103MPa；3， 化学键力。 7×103~7×104MPa。不同情况下，作用不 同。 事实上，胶接强度只有理论值的很少部分。
2，胶粘剂在国民经济主要部门中的作用 1）航空工业 胶粘剂的使用使飞机的强度提高、结构变轻、 抗疲劳性提高、寿命延长、生产效率提高。 2）航天工业 在人造卫星、宇宙飞船和运载火箭等中胶粘剂也 是大显身手。胶粘剂的使用使航天器的结构轻量化 、合理化，推力大为提高。 3）汽车工业 汽车的发展趋势应该是轻量化，以便于节能、 提高车速。 4）电子工业 国外，胶粘剂10－20％用于电子工业。
胶粘剂与涂料

你使用过胶粘剂吗？
什么情况下使用的胶粘剂？

你知道几种胶粘剂？
他们的主要成分是什么？

本绪论要点： 1，胶粘剂的定义；2，胶粘剂与胶接技术的特点；3， 在林产品加工中的应用；4，发展方向

绪论
一、胶粘剂的定义： 胶粘剂就是在一定条件下通过粘附作用能把被粘 物结合在一起的物质，又叫粘合剂、胶黏剂，习惯上 称为胶（但不宜称作胶水）。 几个常用术语： 粘附：两个表面靠化学力、物理力或两者兼有的 力使之结合在一起的状态。 胶合、 胶接、粘接、粘结：用胶粘剂将被粘物连 接在一起的过程。 胶接技术：选择适宜的胶粘剂，选择适当的接头 形式，采用合理的粘接工艺而达到粘接目的的方法。
2，吸附理论建立在热力学平衡基础上，据此可以推断出 胶接功。进而可以比较理论强度。（实际上，实际强度比 理论强度低1到几个数量级； 3，润湿是影响胶接强度的重要因素，是吸附理论的核心 内容。 胶接力的产生一般认为可分成两个阶段：1，胶粘剂 分子通过布朗运动向物体表面运动，使分子链段或极性基 团相互靠近（通过提高温度、降低粘度、加压等有利于布 朗运动）。2，吸附引力产生。与胶粘剂和被粘物的极性， 分子间距，吸附点数等有关。 吸附理论的局限性： 1，不能解释胶接的内聚破坏这一现象；2，无法解释测定 的胶接强度的大小与剥离速度有关的现象；3，无法解释 非极性材料的胶接。4，被胶接物表面经硅烷偶联剂处理 后，对环氧树脂的润湿性变差，但胶接强度却上升。
二、胶粘剂的发展方向与前景 1）遵循4E原则 21世纪的发展强调绿色环保可持续发展，开发胶 粘剂和密封剂新品种不能只强调使用价值，还必须考 虑环保价值。国际产业的发展要求是生态环境 （ Environment ）、节约能源（Energy）、经济效益 （Economy）并举，简称3E要求；而对于胶粘剂则提 出了4E要求：低成本（ Economics）、节约能源 （Energy）、高性能（Excellence）、无公害 （Environment）。 出于对环境保护的要求，胶粘剂的发展方向出现 了新特征，主要是水性化、固体化、无溶剂化、低毒 化、高固体含量化等。
二、 吸附理论 要点：吸附理论认为胶粘剂分子通过布朗运动向被粘物表 面移动，使二者的极性分子基团和链段靠近，当分子间距 小于0.5 ~1nm时，便产生分子间力，即范德华力，而形成 粘接。 20世纪40年代提出的。为大多数学者所认可。 吸附理论认为胶接作用是胶粘剂分子与被粘物分子在 界面相互吸附而产生的。胶接作用是物理吸附与化学吸附 共同作用产生的。物理吸附才是胶接作用的普遍性原因。 吸附理论已被很多事实所证明。如，改性乳胶胶接玻璃、 金属时，随着共聚物中－COOH的量的增加胶接强度提高； 环氧树脂胶接铝合金，胶接强度跟－OH的量呈正向变化。 吸附理论的特点 1，分子间力普遍存在。同一种胶粘剂可以胶接不同材料， 说明了吸附作用的普遍存在。
5）胶接受力面大，机械强度高。 6）胶接制件表面光滑、平整、美观，能提高空气动力 学特性和美观性。 7）胶接的密封性能优良，并且具有耐水、防腐和电绝 缘等性能。可以防止金属的电化学腐蚀。 8）胶接可以实现精细加工和独特组装，也可功能性胶 接。如集成电路、人体组织胶接。
9）胶接工艺温度低，对热敏部件损害小。 10）粘接修补、密封堵漏快捷高效。水下修补，带电操作。 总之，胶粘剂以其胶接方便、快速、经济、节能 而著称，已从木材加工业逐步扩展到航空、航天、航 海、原子能、交通运输、机械制造、建筑、纺织、电 子、化工、医疗、文化体育等各个领域和人民生活的 各个方面。 当然，胶粘剂和胶接技术还不是十全十美的，也 存在着一些缺点。 1）胶接质量容易受各种因素影响，产品性能的重现性 较差。 2）无损检测还不成熟，胶接的可靠性还较差。常常需要
2） 采用新技术 共混与复合技术、纳米技术、生物工程技术 、辐 射固化技术、可降解技术 国外已经将纳米级SiO2用于胶粘剂；美国康涅狄 格大学仿照贝壳胶粘剂，研制出一种可在几分（秒） 内固化、形成高强度的胶粘剂，可用于治疗骨折或肌 肉创伤。
3）重视开拓市场和重视基础研究
4）加强国内、国际合作与交流
进行破坏性实验 ，周期性长，浪费试件、时间、资金。
3）胶接物常需要表面处理，胶接工艺要求严格。PE
等的胶合常常要进行表面处理，普通白乳胶不能在0℃以下胶接；酚醛树 脂要在较高温度下胶合。
4）胶接的力学性能和耐老化性等的研究与金属等材 料相比还十分不成熟。规律性性差，重现性差。 5）高分子胶粘剂的胶接的温度使用范围限制大。 △ 6）贮存期短。 总之，胶接一般强度不够高、耐热性低、耐久 性较差，重复性差；无损检测还不成熟；胶接在很 多方面还不能完全代替传统的连接方式，如焊接、 铆接等。 但胶接是一门古老而年轻的技术，它的缺点通 过技术进步是可以得到改进的。 ①
四、胶粘剂的发展历史与展望 一、 历史 几千年前人类就开始使用胶粘剂，主要是一些天 然的无机胶粘剂和动植物胶粘剂。 而只有合成胶粘剂的出现才使得胶粘剂得以长足 发展，也才使得胶粘剂成为一门科学，一门发展最快 的新兴的边缘学科。合成树脂胶粘剂的发展可大致分 为3个阶段，诞生期：20世纪初至30年代，成长期： 20世纪30年代至60年代，成熟期：60年代以后。 △ 我国胶粘剂品种已从1983年的600种，猛增到 3500种，2003年产量已达到430万吨。（ ？） 我国人造板2003年产量为4553万M3，其用胶量 约为：4553万M3 ×0.1吨/ M3 ＝455.3万吨。如果换算 成液体胶大概为900万吨！
粘度：流体层间的剪切应力与层间剪切速率之比。 粘度是流体流动阻力的量度。单位：mPa· S。 胶接强度：胶接面破坏时，单位面积破坏所需的 力。单位：MPa，kg/cm2。
二、胶粘剂与胶接技术的特点及在国民经济中 的地位与作用
1，胶粘剂与胶接技术的特点 胶粘剂和胶接技术与传统的铆接、 螺接、焊接等连接技术相比有很多特 点。 1）胶接适用范围广 胶接不受被胶 接材料的类型、几何形状的限制。厚、 薄，硬、软，大、小，材质不同。
四、静电理论 静电理论要点：又称为双电层理论，它认为胶 粘剂与被粘物接触的界面上形成双电层，由于 静电的相互吸引而产生胶接力。
•静电理论的局限性：不能解释性能相同或相近的 几个事实：1，从一个表面剥离胶合膜，实际功为 聚合物之间的胶接；无法解释导电胶粘剂以及用碳 10-3~10J/cm2，而理论值为10-5~ 10-4 J/cm2。2， 黑作填料的胶粘剂的胶接过程；静电理论无法解释 剥离功（粘附力）与剥离速度有关（快速剥离时电 温度等因素对剥离实验结果的影响；实际上，一般 荷逸出少，剥离功大），与理论分析不符。3，在干 静电力小于0.04MPa，静电力对胶接强度的贡献是 燥的暗室里剥离薄膜时，有撕裂声并伴随闪光。4， 微不足道的。 用吸附理论及其他理论不能满意解释非极性聚合物
三、 扩散理论 要点：扩散理论认为胶粘剂和被粘物分子相互扩散， 大分子相互缠结交织或在界面发生互溶，导致界面消失和 过渡区的产生，从而固化后形成牢固的胶合。 扩散理论又称为分子渗透理论，适用于解释同种或结 构、性能相近的高分子材料之间的胶接。如聚合物在溶剂 或热作用下的自粘。溶解性相近的聚合物的表面粘接。 几条规律：1，胶接强度随时间增加、温度升高、压 力增大和胶层厚度减小而升高；2，分子量过高、缠结、 卷曲等不利于润湿、扩散；3，分子链柔顺、交联度小， 有利于扩散，提高胶接强度。 扩散理论的局限性：不能解释聚合物胶粘剂与金属、 玻璃、陶瓷等无机物的胶接过程；无法解释一些胶粘剂与 被胶接物的溶解度参数近似却难以得到良好的胶接的现象。
第一节 胶接理论
胶接理论就是解释胶接力形成机理，解释胶接现象的理论。 胶接理论对于指导胶接技术、指导胶粘剂的研究开发具有 十分重要的作用。 一、机械理论 由Mcbain和Hopkis提出。 要点：机械理论认为胶粘剂渗入被粘物的凹陷处、缝隙或 /和孔隙内，固化后产生锚合、钩合、楔合等作用，使被 粘物胶接在一起。简而言之，机械理论就是只把胶接看成 是纯粹的机械嵌定作用。 机械作用一般有：嵌装，钩合（可以是分子级的）、 锚合、钉合、树根固定等。
5）建筑工业 建筑工业是胶粘剂和密封剂最大的应用市场之一。 6）制鞋工业 世界鞋年产量100亿双，中国最多，为30亿。70－ 80％是胶粘鞋。 7）应用 70％以上的木制品使用胶粘剂。木材加工业是胶 粘剂用量最大的部门。据报道，前苏联约有80％胶粘 剂用于木材加工业，日本76％，美国大约60％，我国 大约30－50％（也有说70％的）。 1, 提高木材利用率。 2, 低劣质木材、小径材、残废材、加工剩余物、农副 产品的有效利用； 3，提高木质材料性能。