粘胶剂的基本理论
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胶粘剂的定义和历史定义:胶粘剂又称粘合剂,简称胶(bonding agent, adhesive),是使物体与另一物体紧密连接为一体的非金属媒介材料。
在两个被粘物面之间胶粘剂只占很薄的一层体积,但使用胶粘剂完成胶接施工之后,所得胶接件在机械性能和物理化学性能方面,能满足实际需要的各项要求。
能有效的将物料粘结在一起。
历史:考古学证据显示粘合剂的应用历史已经超过6000多年,我们可以看到在博物馆里展出的许多物体在经过3000多年后依然由粘合剂固定在一起。
进入20世纪,人类发明了应用高分子化学和石油化学制造的“合成粘结剂”,其种类繁多,粘结力强。
产量也有了飞跃发展。
胶粘剂的应用和分类应用:电子,汽车,工业,化工,建筑业等各个领域都有用到胶粘剂。
分类:胶粘剂种类繁多,组分各异,有不同的分类方法。
1 按化学类型分类无机胶粘剂(sauereisen的高温水泥)有机胶粘剂:分为天然胶粘剂和合成胶粘剂合成胶粘剂按化学成分主要分为:Epoxy, PU, Silicone, Acrylic, etc.2 按物理形态分类水基型:基料分散于水中形成水溶液或乳液,水挥发而固化。
溶液型:基料在可挥发溶剂中配成一定黏度的溶液,靠溶剂挥发而固化。
膏状和糊状:基料在可挥发溶剂中配成高黏度的胶粘剂,用于密封和嵌缝。
固体型:把热塑性合成树脂制成粒状或块状,加热熔融,冷却时固化。
膜状:将胶粘剂涂于基材上,呈薄膜状胶带3 按固化方式分类热固化:通过加热的方式使粘合剂发生聚合反应而固化,温度和时间根据不同的产品有很大区别。
湿气固化:与空气中的水汽发生聚合反应达到固化。
UV固化:光引发剂紫外光照射下,形成自由基或阳离子从而引发粘合剂的聚合反应而固化。
厌氧固化:在隔绝空气的条件下,发生自由基聚合反应,空气存在会阻碍聚合反应。
催化固化:在催化剂作用下使粘合剂发生聚合反应达到固化。
4 按工艺分类粘合剂(Adhesive):特殊有导电胶,导热胶,芯片的粘结。
胶粘剂基本知识一,胶粘剂的分类1、按基体材料分:合成胶粘剂热固性树脂胶粘剂:环氧树脂胶,酚醛树脂胶,聚氨酯胶,氨基树脂胶,不饱和聚酯胶,有机硅树脂胶,杂环聚合物胶热塑性树脂胶粘剂:丙烯酸酯胶,聚醋酸乙酯胶,聚乙烯醇胶橡胶胶粘剂:氯丁橡胶,丁腈橡胶,聚硫橡胶,硅橡胶,丁苯橡胶特种胶粘剂:热熔胶,密封胶,压敏胶,导电胶等无机胶粘剂:磷酸盐胶粘剂,硅酸盐胶粘剂天然胶粘剂:植物胶:淀粉胶、糊精胶、阿拉伯树胶和松香胶动物胶:虫胶和皮骨胶矿物胶:沥青胶、地蜡胶和硫磺胶2、按应用分:结构胶、非结构胶和特种胶,其中,结构胶要求受力部件的胶接头承受应力和被粘物相当或接近。
二,胶粘剂的组成1 、胶粘剂:又称粘合剂、接着剂,将经过表面处理的两个或两个以上胶粘材料牢固地连接在一起,并且具有一定力学强度的化学性质。
例如,环氧树脂、磷酸一氧化铜、白乳胶等。
2、固体材料(基料):决定胶接头的主要物理化学力学性能。
例如,环氧树脂和酚醛树脂等。
3、固化剂:a) 固化:液体的胶粘剂通过物理化学方法变成固体的过程。
物理方法有溶解挥发、乳液凝聚、熔融体冷却;化学方法使胶粘剂聚合成高分子物质。
b) 固化剂:固化过程所使用的化学物质。
4、固化促进剂:能促进固化反应速度,缩短反应时间的化学物质,又称催化剂。
5、增韧剂:能提高胶粘剂固化物的韧性,主要是酯类和弹性化合物。
6、填料:能提高接头的力学强度。
7、其它辅助材料:着色剂、溶剂(稀释剂)、防老剂和偶联剂等。
三,胶粘剂的选择1、选择胶粘剂的原则(1)考虑胶接材料的种类性质大小和硬度;(2)考虑胶接材料的形状结构和工艺条件;(3)、考虑胶接部位承受的负荷和形式(拉力、剪切力、剥离力等);(4)考虑材料的特殊要求如导电导热耐高温和耐低温。
2、胶接材料的性质(1)金属:金属表面的氧化膜经表面处理后,容易胶接;由于胶粘剂粘接金属的两相线膨胀系数相差太大,胶层容易产生内应力;另外金属胶接部位因水作用易产生电化学腐蚀。
一文了解橡胶胶粘剂的概念一、胶粘剂的定义1、胶粘剂的定义:通过界面的粘附和物质的内聚等作用,能使两种或两种以上的制件或材料连接在一起的天然的或合成的、有机的或无机的一类物质,统称为胶粘剂(adhesive)又叫粘合剂,习惯上称为胶。
2、粘结(粘合):指两个表面靠化学力、物理力或者两者兼有的力使之结合在一起的状态。
胶粘剂首先必须在被粘物表面粘附,这是由于两相之间产生粘合力,该力来源于次价键力或主价键力。
3、内聚:即单一物质内部各粒子靠主价键力(包括离子键、共价键、配位键、金属键等)、次价键力(包括范德华力、氢键)结合在一起的状态。
胶粘剂的内聚力与分子间力、相对分子质量、交联程度、结晶和分子缠绕等因素有关。
二、胶粘剂的要求1:不论出于何种状态,当涂布时都应呈液态;2:对被粘接物表面能够完全铺展,充分润湿;3:必须能够通过某种方式而使液体转变为固体或凝胶状态,形成坚韧而稳定的胶层;4:固化后应有一定的强度。
能够可靠的连接,传递应力,抵抗破坏;5:可耐0℃以上的温度,并经受一定时间的考验。
三、胶粘剂的分类1:按照外观分类1.1:溶剂型1.2:乳液型(水性)1.3:膏状或糊状1.4:固体型1.5:膜状型2:按照固化方式分水基蒸发型、溶剂挥发型、热熔型、化学反应型、压敏型。
四、胶粘剂的基本组成1、胶粘剂的基本组成:胶粘剂的组分包括基料、固化剂、溶剂、增塑剂、填料、偶联剂、交联剂、促进剂、增韧剂、增粘剂、增稠剂、稀释剂、防老剂、阻聚剂、阻燃剂、引发剂、光敏剂、消泡剂、防腐剂、稳定剂、络合剂、乳化剂。
2、基料的种类:基料是胶粘剂的主要成分、主剂或主体聚合物,起粘合作用。
按照化学的成分的不同,基料的来源有无机化合物和有机化合物。
有机化合物是高分子合成类的高分子基料。
2.1常用的有机化合物热固性合成树脂:酚醛树脂、环氧树脂、氨基树脂、聚氨酯树脂、不饱和聚酯和丙烯酸树脂。
热塑性合成树脂:橡胶类基料、天然高分子材料、水性胶乳类基料橡胶类基料胶粘剂2.2胶粘剂基料的选择原理根据胶粘剂应用的对象、应用的场合及应用的性能的选择。
胶粘剂基础知识及产品研究
内容包括:
第一部分:胶粘剂基础知识
一、胶粘剂的分类
1、按照结构状态分类
胶粘剂可以按照它的结构状态分为固体胶粘剂和液体胶粘剂。
(1)固体胶粘剂:既指一些源性固体材料,如橡胶、塑料、石棉和
硅胶等,又指以这些材料为基础加工制得的专门的胶粘剂,如乳胶、热熔
胶和热缩胶等。
(2)液体胶粘剂:指由高分子溶剂如羧酸乳液、氨基树脂和聚氨酯
乳液等,以及高分子材料,如胺树脂、酚醛树脂和乳液型粘合剂等,制成
的液态胶粘剂。
2、按照粘合物质种类分类
(1)有机粘合剂:以有机物质为基料的粘合剂,如乳胶,氨基树脂、酚醛树脂、聚氨酯、乳液型粘合剂等。
(2)无机粘合剂:以无机物质为基料的粘合剂,如硅烷复配胶粘剂,水胶粘剂,玻璃纤维胶粘剂、脱岩剂及硅浆粘剂等。
二、胶粘剂的性能
在粘接前应充分考虑胶粘剂的吸水性、耐老化性、耐温、耐湿以及粘
接强度等特性,以确保胶粘剂的高品质和可靠性。
(1)吸水性:鉴于涂敷的胶粘剂在被粘接的物体表面迅速吸收水分而不容易粘接,故要求涂敷的胶粘剂具有这样的性能。
(2)耐老化性:由于粘接后。
胶粘剂的组成介绍胶粘剂是能把两种相同或不同的材料通过粘接作用连接起来,并能满足一定力学性能、物理性能和化学性能要求的一类物质,也称为粘合剂或粘结剂。
采用胶粘剂把材料连接在一起的工艺技术称为粘接技术。
胶粘剂通常由几种材料配制而成。
这些材料按其作用不同,一般分为基料和辅助材料两大类。
基料是在胶粘剂中起粘接作用并赋予胶层一定力学强度的物质,如各种树脂、橡胶、淀粉、蛋白质、磷酸盐、硅酸盐等。
辅助材料是胶粘剂中用以改善主体材料性能或为便于施工而加入的物质,如固化剂、增塑剂和增韧剂、稀释剂和溶剂、填料、偶联剂等。
1、基料在胶粘剂配方中,基料是使两被粘物体结合在一起时起主要作用的成分,它是构成胶粘剂的主体材料。
胶粘剂的性能主要与基料有关。
一般来讲,基料应是具有流动性的液态化合物或能在溶剂、热、压力的作用下具有流动性的化合物。
实际使用中,用做基料的物质有天然高分子物质、无机化合物、合成高分子化合物。
天然高分子物中,如淀粉、蛋白质、天然树脂等均可作为基料,人类应用它们已有数千年历史。
它们一般都是水溶性的,使用方便、价格便宜,且大多是低毒或无毒的;但由于它们受多种自然条件的影响,如地区、季节、气候不同,其性能不一致,因而质量不稳定,且品种单纯,粘接力较低,近几十年来大部分被合成高分子代替。
用做基料的无机化合物有硅酸盐、磷酸盐、硫酸盐、硼酸盐、氧化物等。
虽然它们性脆,然而具有耐高温、不燃烧的特点,某些以无机化合物为基料的胶粘剂耐高温已达到3000℃,这是任何有机基料的胶粘剂所无法比拟的。
热塑性高分子、热固性高分子、合成橡胶等高分子今天已广泛应用在胶粘剂中,是当代胶粘剂中最重要的基料。
合成高分子的迅速发展为胶粘剂的研制和生产提供了丰富的物质基础,促进了粘接强度高、综合性能优良、耐久性好的胶粘剂的快速研制,新胶粘剂品种不断出现。
这使胶粘剂的应用渗透到了国民经济的各个部门。
2、固化剂胶粘剂必须在流动状态涂布并浸润被粘物表面,然后通过适当的方法使其成为固体,才能承受各种负荷,这个过程称为固化。
粘合剂的原理
粘合剂的原理是通过建立与粘附表面的物理或化学连接,使两个或多个物体粘合在一起。
这种连接可以通过以下几种机制实现:
1. 物理吸附:粘合剂的分子通过凹凸等微观结构与粘附表面的分子相互作用,形成物理上的吸附力。
这种吸附力可以通过增加接触面积或提高接触力来增强。
2. 化学反应:粘合剂中的化学成分与粘附表面上的分子发生化学反应,形成共价键或离子键等强化学键。
这种化学反应可以包括酸碱中和、氧化还原、酯化、聚合等。
3. 拉力传递:粘合剂可以填充物体表面的微观凹凸,从而增加粘附表面的接触面积,并通过填充与物体表面产生的微小空隙来传递应力。
这种力学锁定机制可以增强粘合强度。
常见的粘合剂包括胶水、胶带、胶粘剂等。
不同的应用场景和物体特性需要选择不同的粘合剂。
在选择和使用粘合剂时,需要考虑物体的材料特性、粘合剂的粘附性能、环境使用条件等因素。
同时,要遵循正确的使用方法和操作规程,以确保粘合效果和安全性。
一、胶黏剂的定义:通过界面的黏附和内聚等作用,能使两种或两种以上的制件或材料连接在一起的天然的或合成的、有机的或无机的一类物质,统称为胶黏剂,又叫黏合剂,习惯上简称为胶。
简而言之,胶黏剂就是通过黏合作用,能使被黏物结合在一起的物质。
二、胶黏剂的分类:胶黏剂的分类方法很多,按应用方法可分为热固型、热熔型、室温固化型、压敏型等;按应用对象分为结构型、非构型或特种胶;按形态可分为水溶型、水乳型、溶剂型以及各种固态型等;从胶黏剂的应用领域来分,则胶黏剂主要分为土木建筑、纸张与植物、汽车、飞机和船舶、电子和电气以及医疗卫生用胶黏剂等种类。
所以用途不同的胶黏剂的作用机理也是大不一样的,下面就各种材料:木材、玻璃、金属、纸张和塑料的粘结机理做以简单的介绍。
三、六大胶粘理论聚合物之间,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。
1、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。
胶粘剂基础知识及产品详解
一、胶粘剂概述
胶粘剂(Adhesive),又称为粘合剂,是一种非塑性的硬质材料,它
是用来结合物体表面的一种特殊材料。
根据粘合剂的分类,胶粘剂又可以
分为水胶、溶剂胶、热熔胶等。
根据胶粘剂的粘接效果,又能分为强粘、
中粘、弱粘等。
二、胶粘剂种类
1、水基胶粘剂:水性胶粘剂有聚酯胶、乳胶、聚氨酯等,是成膜粘
接的低毒、环保型胶粘剂,具有粘合性能优越,结果耐久,安全和无毒。
2、溶剂热熔胶:溶剂胶是指在溶剂的作用下,得到溶胶态的胶粘剂。
其特点是:由于溶剂的作用,热熔胶的粘接和软化温度较低,粘接迅速;
但是溶剂的挥发会使胶粘剂表面出现弱点,而且热熔胶的溶剂是有毒,对
于人体和环境有害。
3、热熔胶:热熔胶是一种以聚乙烯为主要原料的共聚物,具有较强
的粘性,当热熔胶加热到一定的温度后,其粘接牢度较高,热熔胶的溶解
不耗能,而且热熔胶能够满足各种结构强度的要求,耐温耐化学性好,无
毒无害。
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一、基本概念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。
同义词:粘附。
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、机械粘合<mechanical adhesion>:两个表面通过胶粘剂的咬合作用而产生的结合。
同义词:机械粘附。
4、粘附破坏<adhesive failure;adhesion failure>:胶粘剂和被粘物界处发生的目视可见的破坏现象。
5、内聚破坏<cohesive failure;cohesion failure>:胶粘剂或被粘物中发生的目视可见的破坏现象。
6、相容性<compatibility>:两种或多种物质混合时具有相互亲和的能力。
7、胶粘剂<adhesive>:通过粘合作用,能使被粘物结合在一起的物质。
8、被粘物<adherend>:准备胶接的物体或胶接后胶层两边的物体。
9、基材<substrate>:用于在表面涂布胶粘剂的材料。
注:这是比"被粘物"更广义的术语。
10、湿润<wetting>:液体对固体的亲和性。
两者间的接触角越小,固体表面就越容易被液体湿润。
同义词:润湿11、干燥<dry>:通过蒸发、吸收,使溶剂或分散介质减少,以改变被粘物上胶粘剂物理状态的过程。
12、胶接<bond>:用胶粘剂将被粘物表面连接在一起。
同义词:粘接13、固化<curing cure>:胶粘剂通过化学反应<聚合、交联等>获得并提高胶接强度等性能的过程。
14、硬化<setting set>:胶粘剂通过化学反应或物理作用<如聚合反应、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。
东莞星宇材料粘胶剂的基本理论
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。
一、吸附理论
人们把固体对胶粘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。
胶粘剂分子与被粘物表面分子的作用过程有两个过程:第一阶段是液体胶粘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粘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。
当胶粘剂与被粘物分子间的距离达到10-5?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10?时,它们之间的引力强度可达10-1000MPa;当距离为3-4?时,可达100-1000MPa。
这个数值远远超过现代最好的结构胶粘剂所能达到的强度。
因此,有人认为只要当两个物体接触很好时,即胶粘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。
胶粘剂的极性太高,有时候会严重妨碍湿润过程的进行而降低粘接力。
分子间作用力是提供粘接力的因素,但不是唯一因素。
在某些特殊情况下,其他因素也能起主导作用。
二、化学键形成理论
化学键理论认为胶粘剂与被粘物分子之间除相互作用力外,有时还有化学键产生,例如硫化橡胶与镀铜金属的胶接界面、偶联剂对胶接的作用、异氰酸酯对金属与橡胶的胶接界面等的研究,均证明有化学键的生成。
化学键的强度比范德化作用力高得多;化学键形成不仅可以提高粘附强度,还可以克服脱附使胶接接头破坏的弊病。
但化学键的形成并不普通,要形成化学键必须满足一定的量子化`件,所以不可能做到使胶粘剂与被粘物之间的接触点都形成化学键。
况且,单位粘附界面上化学键数要比分子间作用的数目少得多,因此粘附强度来自分子间的作用力是不可忽视的。
三、弱界层理论
当液体胶粘剂不能很好浸润被粘体表面时,空气泡留在空隙中而形成弱区。
又如,当中含杂质能溶于熔融态胶粘剂,而不溶于固化后的胶粘剂时,会在固体化后的胶粘形成另一相,在被粘体与胶粘剂整体间产生弱界面层(WBL)。
产生WBL除工艺因素外,在聚合物成网或熔体相互作用的成型过程中,胶粘剂与表面吸附等热力学现象中产生界层结构的不均匀性。
不均匀性界面层就会有WBL出现。
这种WBL的应力松弛和裂纹的发展都会不同,因而极大地影响着材料和制品的整体性能。
四、扩散理论
两种聚合物在具有相容性的前提下,当它们相互紧密接触时,由于分子的布朗运动或链段的摆产生相互扩散现象。
这种扩散作用是穿越胶粘剂、被粘物的界面交织进行的。
扩散的结果导致界面的消失和过渡区的产生。
粘接体系借助扩散理论不能解释聚合物材料与金属、玻璃或其他硬体胶粘,因为聚合物很难向这类材料扩散。
五、静电理论
当胶粘剂和被粘物体系是一种电子的接受体-供给体的组合形式时,电子会从供给体(如金属)转移到接受体(如聚合物),在界面区两侧形成了双电层,从而产生了静电引力。
在干燥环境中从金属表面快速剥离粘接胶层时,可用仪器或肉眼观察到放电的光、声现象,证实了静电作用的存在。
但静电作用仅存在于能够形成双电层的粘接体系,因此不具有普遍性。
此外,有些学者指出:双电层中的电荷密度必须达到1021电子/厘米2时,静电吸引力才能对胶接强度产生较明显的影响。
而双电层栖移电荷产生密度的最大值只有1019电子/厘米2(有的认为只有1010-1011电子/厘米2)。
因此,静电力虽然确实存在于某些特殊的粘接体系,但决不是起主导作用的因素。
六、机械作用力理论
从物理化学观点看,机械作用并不是产生粘接力的因素,而是增加粘接效果的一种方法。
胶粘剂渗透到被粘物表面的缝隙或凹凸之处,固化后在界面区产生了啮合力,这些情况类似钉子与木材的接合或树根植入泥土的作用。
机械连接力的本质是摩擦力。
在粘合多孔材料、纸张、织物等时,机构连接力是很重要的,但对某些坚实而光滑的表面,这种作用并不显著。
上述胶接理论考虑的基本点都与粘料的分子结构和被粘物的表面结构以及它们之间相互作用有关。
从胶接体系破坏实验表明,胶接破坏时也现四种不同情况:1.界面破坏:胶粘剂层全部与粘体表面分开(胶粘界面完整脱离);2.内聚力破坏:破坏发生在胶粘剂或被粘体本身,而不在胶粘界面间;3.混合破坏:被粘物和胶粘剂层本身都有部分破坏或这两者中只有其一。
这些破坏说明粘接强度不仅与被粘剂与被粘物之间作用力有关,也与聚合物粘料的分子之间的作用力有关。
高聚物分子的化学结构,以及聚集态都强烈地影响胶接强度,研究胶粘剂基料的分子结构,对设计、合成和选用胶粘剂都十分重要。