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1、常见的胶黏剂及其粘结机理一、胶黏剂的定:义通过界面的黏附与内聚等作,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,统物称质为胶黏剂,又叫黏合剂,习惯上简称为胶。简而言之,胶黏剂就就是通过黏合作,能用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,按多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;按种形胶态可分为水溶型、水乳型、溶剂型以及各种固态型;从等胶黏剂的应用领域来,则分胶黏剂主要分为土木建筑、纸张与植物、汽车、飞机与船舶、电子与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就是大不
2、一,下样面的就各种材料:木材、玻璃、金属、纸张与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,金间属与金属与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。粘接就是不同材料界面间接触后相互作用的结果。因,此界面层的作用就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。胶接就是综合性强,影响因素复杂的一类技,而术现有的胶接理论都就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就是没有的。1、吸附理论:人们把固体对胶黏剂的吸附瞧成就是胶接主要原因,称的为理胶论接的吸附理论理。论
3、认为:粘接力的主要来源就是粘接体系的分子作,即用范力德化引力与氢键力。胶粘与常见的胶黏剂及其粘结机理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:程第一阶段就是液体胶黏剂分子借助于布朗运动向被粘物,表使面两扩界散面的极性基团或链节相互靠,近在此过程中,升温、施加接触压力与降低胶黏剂粘度等都有利于布朗运动的加强。第二阶段就是吸附力的产生。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,引使力分子间的距离进一步缩短到处于最大稳定状态。胶黏剂的极性,太有高时候会严重妨碍湿润过程的进行而降低粘接力。分子间作用力就是提
4、供粘接力的,但因不素就是唯一因素。在某些特殊情,其况下她因素也能起主导作用。2、化学键形成理:论化学键理论认为胶黏剂与被粘物分子之间除相互作,有用时力还外有化学键产,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;化高学得多键形成不仅可以提高粘附强,还度可以克服脱附使胶接接头破坏的弊但病化。学键的形成并不普通,要形成化学键必须满足一定的量子件,化所以不可能做到使胶黏剂与被粘物之间的接触点都形成化学况键且。,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就是不可忽视
5、的。3、弱界层理论:当液体胶黏剂不能很好浸润被粘体表,空面气时泡留在空隙中而形成弱区。,又当如中含杂质能溶于熔融态胶黏,而剂不溶于固化后的胶黏剂,会时在固体化后的胶粘形成另一相,在被粘体与胶黏剂整体间产生弱界(WBL)面层。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,程胶中黏剂与表面吸附等热力学现象中产生界层结构常见的胶黏剂及其粘结机理的不均匀性。不均匀性界面层就WBL会有出现。这种WBL的应力松弛与裂纹的发展都会不同,因而极大地影响着材料与制品的整体性能。4、扩散理论:两种聚合物在具有相容性的前,提当下它们相互紧密接触,由时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
6、作用就是穿越胶黏剂、被粘物的界面交织进行的。扩散的结果导致界面的消失与过渡区的产生。粘接体系借助扩散理论不能解释聚合物材料与金属、玻璃或其她硬体,胶因粘为聚合物很难向这类材料扩散。5、静电理论:当胶黏剂与被粘物体系就是一种电子的接-供受给体体的组合形式,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,可层用时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,有外些学者指出:双电层中的电荷密度必须达1021到电子/厘米2 时, 静电吸引力
7、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1019有电子/ 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,但体决系不就是起主导作用的因素。6、机械作用力理:论从物理化学观点,瞧机械作用并不就是产生粘接力的,因而素就是增加粘接效果的一种方法。胶黏剂渗透到被粘物表面的缝隙或凹,凸固之化处后在界面区产生了啮合,这力些情况类似钉子与木材的接合或树根植入泥土的机作械用连。接力的本质就是摩擦力。在粘合多孔材料、纸张、织物,等机时构连接力就是很重要,但的对某些坚实而光滑的表面,这种作用并不显著。四、胶黏剂的粘结机理常见的胶黏剂及其粘
8、结机理1、木材胶黏剂:由于木材的特殊构,造其胶黏剂作用机理很简单就就是依靠机械镶嵌作用与分子间作用力发生粘接。但起主要作用的还就是分子间的物理或化学作用。从物理化学观点瞧,机械作用并不就是产生粘接力的,因而素就是增加粘接效果的一种方法。胶黏剂渗透到被粘物表面的缝隙或凹,凸固之化处后在界面区产生了啮合,这力些情况类似钉子与木材的接合或树根植入泥土的作用。机械连接力的本质就是摩擦力。在粘合多孔材料、纸张、织物,等机时构连接力就是很重要,但的对某些坚实而光滑的表面,这种作用并不显著。用于木材胶接与木制品制造的胶黏剂具有应力均匀、接缝弥合、胶接强度高、耐水性好能简化制品结构及实现操作机械化与自动化等特
9、点。主要有皮胶、骨胶、酪素胶、聚醋酸乙烯酯胶黏剂、酚醛树脂胶黏剂、脲醛树脂胶粘剂、环氧树脂胶黏剂与氯丁橡胶胶黏剂用等于。板材的拼接装配与端面;包门边窗家具的榫孔胶接;地板、天棚及壁的内部装;人修造板、胶合板、夹心板、木塑复合板及木合金板等的制造;表面装饰板的黏贴等。2、纸张胶黏剂:纸张的构造就是由纤维素构,成所的以可以用能与纤维素发生化学作用的物质作为胶黏剂。天然纤维素中含有大量的,羟具基醇羟基的特性,故能与涂层的表面羟基、羟甲基、异氰酸酯基、缩丁醛基、环氧基等发生化,学形反成应化学键,从而完成粘合。纸张常用的胶粘剂:有水玻璃、淀粉类、纤维素类、天然胶;乙乳烯类树脂胶粘剂、合成胶乳胶粘剂、热溶
10、胶、胶粘带与水再湿活化性胶粘剂。3、织物胶黏剂:纤维分为天然纤维与化学纤有维机。天然纤维:纤维素纤维(棉、麻等)与蛋白质纤维(羊毛、蚕丝等); 化学纤维:无机化学纤维(玻璃纤维、碳纤维、石墨纤维、金属纤)维等与有机化学纤维:人造纤维(粘胶纤维、醋酸纤维)与等合成纤维(涤纶、锦纶、腈纶、常见的胶黏剂及其粘结机理丙纶、维纶、氯纶)。等由于织物品种繁,不多同的织物有各自的粘接性,在能粘接之前必须知道织物为何种纤,以维便选用合适的胶粘剂。纤维复合材料的粘结作(1)用分为表面极性:表面极性越强的纤维材,与料胶粘剂形成氢键的能力越强(2)。表面反应性:含活性基团的纤维表面反应性,较粘强合效果较好这。可以用
11、吸附理论解:理释论认为:粘接力的主要来源就是粘接体系的分子作,即用范力德华力与氢键力胶。粘与被粘物表面的粘接力与吸附力具有某种相同的性质。4、金属胶黏剂:金属表面张力很,高属于高能表面,在PU胶粘剂固化物中含有内聚能较高的氨酯键与脲键,在一定条件下能在粘接面上聚,形集成高表面张力胶粘?一层般来说,胶粘剂中异氰酸酯或其衍生物百分含量,越胶高粘层的表面张力越,胶大越坚韧,能与金属等基材很好地匹配,粘接强度一般较?高金属表面一般存在着吸附(即水使经过打磨处理的金属表面也存在微量的吸附水或金属氧化物),水含合有物一NCO的基团与水反应生成脲键与金属氧化物之间由于氢键而螯合形成酰脲金属氧化,物一络NCO
12、合基物团还能与金属水合物形成共价键?在等无一NCO场合,金属表面水合物及金属原子与氨酯键及脲键之间产生范德华力与氢,并键且以TDIMDI为基础的聚氨酯胶粘剂含苯,具环有冗电子体系,能与金属形成配价?键金属表面成分较为复,与杂PU胶之间形成的各种化学键或次价键(如氢键)的类型也很复杂?5、玻璃胶黏剂:玻璃就是无定形固,体为非化学计量化合物。一般为硅,酸有盐时就是由硼酸盐或磷酸盐等混合物组成。玻璃的表面组成与其本体组成,粘差接异时大要根据具体情况分,析采取不同的表面处理方;表法面能较高,吸附水膜后对粘接影响较,须大经表面处理,选常见的胶黏剂及其粘结机理择胶粘剂时必须要考虑到玻璃的特玻性璃。石板陶瓷
13、等无机材料表面也含吸附水,羟基粘接机理大致与金属相o同6、塑料胶黏剂:PVCPETFRP等塑料表面的极性基团能与胶粘剂中的氨酯键酯键醚键等基团,形成氢键成有一定粘接强度的接?有头人认为玻纤增强塑(FRP)料中含一OH基团,其中表面的一OH与PU胶粘剂中的一NCO反应形成化学粘接?力非极性塑料如PEPP,其表面很低,用极性的聚氨酯胶粘剂粘接时可能遇到,这困可难用多种方法对聚烯烃塑料进行表面处理加以解决?一种办法就是用电晕处,使理其表面氧化,增加极性:另一种办法就是在被粘的塑料表面上采用多异氰酸酯胶粘剂等作增粘(涂底层涂剂底胶)?如熔融凹挤出薄膜在PET等塑料薄膜上进行挤出复合,由时于邢表面存在低聚合度的弱界,面粘层接强度不理想,使用底胶时,多异氰酸酯在热的聚乙烯表面上,扩使散弱界面层强,化复合薄膜则具有非常好的剥离?强度