清華大學精細高分子材料lectu(已修改)
2025-05-31 01:25 本頁面
【正文】 ? 精細高分子課 ?第三講 粘合劑 ? 1 概述 ? ?利用粘合性能將各種材料緊密粘結在一起的媒介物質稱為膠粘劑或粘合劑。 ?通過粘合劑使材料表面連接的方法叫粘結或膠結。被粘合的材料稱被粘物。 ? 發(fā)展歷史 ?秦朝：以糯米和石灰制得灰漿膠接長城基石； ?1909年 Baekeland發(fā)明了酚醛樹脂； ?二戰(zhàn)期間：酚醛膠、聚氨酯膠； ?50s：環(huán)氧膠、厭氧膠； ?60s：熱熔膠； ?70~80s：各種改性膠 膠接技術特點： 優(yōu)點： 缺點： ? 可膠接不同類型材料； 沖擊和剝離強度低； ? 重量輕； 使用溫度在 100~150度下； ? 應力分布均勻、強度高； 存在老化問題； ? 易密封、絕緣、防腐蝕； 工藝難以控制。 ? 工藝簡單、操作方便。 粘合劑的組成 ? ：起粘結作用； ? ：與粘結料反應形成堅固的網絡結構； ? ：調節(jié)粘度，便于施工 ? ：改善強度、降低成本、增加功能（如導電膠） ? ：偶聯(lián)劑、增塑劑、增韌劑、防老劑等 ? ? 按主要成分分類： ? 有機膠粘劑： ?天然膠粘劑：動物膠（如骨膠）、植物膠（如淀粉膠） ?合成膠粘劑：熱塑性樹脂膠、熱固性樹脂膠、橡膠型膠粘劑等 ? 無機膠粘劑：磷酸鹽型、硅酸鹽型、硼酸鹽型等 ? 按膠接強度分類： ? 結構型膠粘劑、非結構型膠粘劑、次結構型膠粘劑 ? 按固化類型分類： ? 化學反應型膠粘劑、熱塑性樹脂膠粘劑、熱熔膠粘劑 ? 2. 粘接化學 ? 粘接力的產生 ? 化學鍵力，分子間力，界面靜電吸力，摩擦力 ? 粘接過程的界面化學 ? 形成膠結接頭的基本條件： ? 粘合劑表現(xiàn)具有流動性以潤飾物體表面； ? 被粘物有清潔的表面； ? 膠層必須有一定的內聚強度； ? 粘合劑和被粘物表面之間有較強的相互結合力 ? ? 粘合劑的結構因素 ? ； ； ； ? ； ； ? 物理因素 ? 表面粗糙度；表面處理；內聚力 ? 環(huán)境因素 ? 溫度；濕度等 ? 膠接機理 ? 用于解釋膠接的理論： ? 吸附理論和化學結合理論 ? 物理吸附（分子間作用力）、通過化學反應結合 ? 機械結合理論： ? 靠相互咬合而連接 ? 靜電吸引理論 ? 相互擴散理論： ? 被粘物可被膠粘劑溶解或溶脹時，兩 ?分子相互擴散而交織 ? 極性理論 ? 極性材料需要用極性膠粘劑粘接 ? 比較一致的觀點：分為兩個階段： ? 1）粘合劑浸潤、擴散、滲透到被粘物； ? 2）經過化學反應，形成各種物理和化學的結合。 ? 3. 合成高分子膠粘劑 ? 分類 ? 熱塑性樹脂膠粘劑 ?粘接過程無化學反應，因此只能用于粘接強度要求不高的場合，入剝離、塑料、木材等。 ?主要類型：乙烯樹脂、丙烯酸樹脂、乙酸乙烯樹脂等 ? 熱固性樹脂膠粘劑 ?膠接過程形成化學鍵，強度高 ?種類：三醛樹脂、環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯樹脂、丙烯酸酯樹脂、聚氨酯樹脂、有機硅樹脂、耐高溫膠粘劑、厭氧膠粘劑等 ? 合成橡膠膠粘劑 ?主要有氯丁膠、丁腈膠、丁苯膠等 ? 主要品種 ? ? 通常聚合物分子量小、分子中含有反應性基團，通過加熱、催化或加入固化劑使反應性基團進行交聯(lián)反應。 ? 優(yōu)點：易擴散、耐蠕變、耐熱、強度高，也稱為結構型膠粘劑。 ? 缺點：起始粘接力小、固化需加壓、易產生體積收縮和內應力。 ? 分單組分（高溫固化）和雙組分（室溫固化）兩類。 ? 主要品種：氨基樹脂、環(huán)氧樹脂、聚氨酯膠粘劑等。 ? (1) 氨基樹脂膠粘劑 ? 指由尿素、三聚氰胺等氨基化合物與甲醛反應所生成的樹脂。主要用于木材、織物、紙張等的粘結。 ? 特點：無色、耐光性好、可室溫或加熱固化、宜于施工、價格便宜。但殘留甲醛。 ? 主要類型： ? 脲醛樹脂：由尿素與甲醛縮合而得，可室溫或加熱固化。耐水性較差，主要用于木材粘接劑。 ? 蜜胺樹脂：由三聚氰胺與甲醛反應而得。性能優(yōu)于前者，但價格較貴，主要用于木材粘接劑。 ? (2)酚醛樹脂 ? 由酚類和醛類在催化劑作用下經縮和而得到的一類樹脂，通常指由苯酚與甲醛反應而得到的低分子量樹脂。 ? 合成及固化： ? 酸催化、苯酚過量時，得到熱塑性酚醛樹脂，加入六次甲基四胺并加熱，可發(fā)生固化反應。 ? 堿催化、甲醛過量，得到甲階酚醛樹脂。在對甲苯磺酸催化下，可室溫固化；也可加熱固化，直接轉變?yōu)楸A樹脂。 ? 特點：價格便宜、絕緣性好、耐熱；但太脆 ? 應用：木材粘結劑 ? 改性品種：酚醛－丁腈膠、酚醛－縮醛膠、酚醛－尼龍膠、酚醛－氯丁膠等，主要目的在于增加膠的韌性。 ? (3) 聚氨酯膠粘劑 ? 結構特點： ? 主鏈上有氨基甲酸酯鍵，分子鏈中有很強的氫鍵作用； ? 端基為 NCO基，可室溫固化； ? 具有特殊的硬端和軟段結構。 ? 性能特點：高反應性、室溫固化、強度高、膠膜堅韌、剝離強度高、耐超低溫性、耐油、耐磨，但耐熱性較差。 ? 應用：廣泛用于金屬、木材、塑料、皮革、陶瓷、玻璃等的粘結 ? 分類： ? （ 1)異氰酸酯直接用； ? （ 2)預聚體類：分單組分（濕氣固化）和雙組分（多元氨
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