《精细有机概论第六章胶粘剂详解演示文稿》由会员分享，可在线阅读，更多相关《精细有机概论第六章胶粘剂详解演示文稿（72页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、精细有机概论第六章胶精细有机概论第六章胶粘剂详解演示文稿粘剂详解演示文稿第一页，共七十二页。优选精细有机概论第六优选精细有机概论第六章胶粘剂章胶粘剂第二页，共七十二页。3.1胶粘剂的定义及特点v胶粘剂（黏合剂）胶粘剂（黏合剂）adhesive： 定义：靠界面间作用使各种材料牢固地粘接 在一起的物质。第三页，共七十二页。v胶粘剂的组成：第三章 胶粘剂固化剂和固化促进剂 粘料 增塑剂和增韧剂 偶联剂 和其他助剂 稀释剂 填料 组成第四页，共七十二页。胶粘剂的分类v胶粘剂种类繁多，组分各异，有多种分类方式。v按物理形态分类v按化学成分分类v按来源分类第三章 胶粘剂第五页，共七十二页。按物理形态分类水
2、溶液型溶液型乳液（胶乳）型无溶剂型固态型膏状或糊状第六页，共七十二页。按化学成分分类v无机胶粘剂v有机胶粘剂第七页，共七十二页。按来源分类天然胶粘剂合成胶粘剂 第八页，共七十二页。胶粘剂的性能耐温性低污染性粘接无破坏性轻质性第三章 胶粘剂第九页，共七十二页。胶粘剂的应用 第三章 胶粘剂1防腐蚀 2用于军事领域 3用作生物医用 4防恐反恐 胶粘剂除有传统的粘接用途，还有一些新的、巧妙的应用。 第十页，共七十二页。胶粘剂发展趋势v发展无溶剂性胶粘剂 v发展纳米胶粘剂v发展多功能胶粘剂v发展军事、国防用胶粘剂第三章 胶粘剂第十一页，共七十二页。发展无溶剂性胶粘剂v现行的许多胶粘剂都含有大量挥发性很强
3、的溶剂,这些溶剂不仅危害人的身心健康,而且会破坏大气层中的臭氧层。v胶粘剂工业新的发展趋势,即向无溶剂的胶粘剂发展。第十二页，共七十二页。发展纳米胶粘剂v纳米胶粘剂是材料领域的重要组成部分,发展纳米胶粘剂,有可能在席卷全球的“纳米经济”急战中,抢夺一个技术制高点。v纳米胶粘剂将成为一颗耀眼的新的科技明星。第十三页，共七十二页。发展多功能胶粘剂v当一种胶粘剂同时具有多种功能的时候,它的应用价值往往陡增,所以多功能胶粘剂是胶粘剂工业的发展趋势之一。第十四页，共七十二页。发展军事、国防用胶粘剂v发展军事、国防用胶粘剂是未来战争和防恐、反恐的需要,因此它必定有着长足发展。第十五页，共七十二页。第三章
4、胶粘剂第十六页，共七十二页。相关定义v胶接接头（adhesivejoint）：通过胶粘剂而得到的组件。v被粘物（adherends）：接头中除胶粘剂外的固体材料。v粘结（adhesion）：胶粘剂把被粘物所受的载荷传递到胶接接头的现象。v粘附力（practicaladhesion）：强度由被粘物和胶粘剂的力学性能决定。第三章 胶粘剂第十七页，共七十二页。胶粘剂的固化v固化：通过适当方法使胶层由液态变成固态的过程。热熔胶的固化溶液型胶的固化增塑糊型胶粘剂的固化按按固固化化方方式式反应型胶粘剂的固化乳液型胶的固化第三章 胶粘剂第十八页，共七十二页。3.2 粘结接头的设计v1 接头及其受力情况：相当
5、复杂，主要机械力剪切力不均匀扯离力剥离力拉伸力第三章 胶粘剂第十九页，共七十二页。接头形式选择原则v 胶层承受剪切力和拉伸力， 避免剥离力和不均匀扯离力。v 增加粘结面积v 防止层间剥离v 避免应力集中v 胶层均匀v 加工容易，方便第三章 胶粘剂第二十页，共七十二页。粘结接头类型v粘结接头类型：型样各异，变化多端对接接头（buttjoint）斜接接头（scarfjoint）搭接接头（lapjoint）套接接头（doweljoint)第三章 胶粘剂第二十一页，共七十二页。3.3 粘接原理v吸附理论v静电理论v扩散理论v机械结合理论v化学键理论第二十二页，共七十二页。吸附理论v胶接作用是胶粘剂分子
6、与被胶接物分子界面发生吸附作用。（物理吸附和化学吸附）v特点：1.范德华力和氢键力2.具有热力学平衡3.根据胶接功可计算胶接强度4.润湿影响胶接强度第三章 胶粘剂第二十三页，共七十二页。偶极力：极性分子间的引力，即偶极距间的相互作用力。式中： 偶极矩R距离；T绝对温度K波尔兹曼常数诱导偶极力：由于受到极性分子电场的作用而产生的。式中： 分子极化率； 偶极矩（永久，诱导）在范氏力中在范氏力中起主要作用起主要作用范德华力色散力：非极性分子间的作用力。式中： 分子电离能第三章 胶粘剂第二十四页，共七十二页。吸附理论v吸附理论认为胶接过程分两个阶段v第一阶段：胶粘剂分子通过布朗运动，向胶接物体表明移动
7、扩散，使二者的极性基团或分子链段互相靠近。v第二阶段：吸附力产生。作用能E如下第三章 胶粘剂试中： 分子偶极矩；I分子电离能；R分子间距离 极化率；k波耳兹蔓常量；T热力学温度出处：HofrichterCH.Ind.Eng.Chem,1948,40:329第二十五页，共七十二页。物质的极性有利于获得高胶接强度，但过高会妨碍湿润过程的进行结论胶粘剂与被胶接材料表面间的距离是产生胶接力的必要条件胶接体系内分子接触区（界面）的稠密程度是决定胶接强度的主要因素胶粘剂湿润被胶接材料的表面产生物理吸附必要非充分条件必要非充分条件必要非充分条件必要非充分条件高的胶接强度高的胶接强度H H2 2OO第三章 胶
8、粘剂第二十六页，共七十二页。吸附理论v吸附理论的缺陷：1.解释不了胶粘剂与被胶粘物之间的胶接力大于胶粘剂本身的强度。2.解释不了胶接强度大小与分子间的分离速度关系。3.解释不了对于高分子化合物极性过大，反而胶接强度降低。4.解释不了水的影响。第三章 胶粘剂第二十七页，共七十二页。静电理论v该理论认为：在胶接接头中存在双电层，胶接力来自双电层的静电引力。v胶接功等于电容器瞬间放电的能量，计算公式如下：WA胶接功；Q电荷表面密度；h放电距离；介质的介电常数前苏联：McbainJW.JPhysChem，1926，30：114第三章 胶粘剂第二十八页，共七十二页。将被胶接材料和固化的胶粘剂层理想化为电
9、容器，即在胶接将被胶接材料和固化的胶粘剂层理想化为电容器，即在胶接接头中存在双电层，胶接力主要来自双电层的静电引力。静接头中存在双电层，胶接力主要来自双电层的静电引力。静电引力的产生是相电引力的产生是相1 1电荷场相电荷场相2 2电荷场相互作用的结果。电荷场相互作用的结果。成功地解释了粘附功与剥离速度有关的实验事实 静电引力（K+Na+。v应用：金属、陶瓷、玻璃、石材、包装箱等多种物质的粘接，以及有耐热、防火要求的材质的粘接。v最常见硅酸钠，即水玻璃，n=3.2-3.4，对木材、纸张有良好的粘接。第四十二页，共七十二页。2.天然胶粘剂A天然胶粘剂是指由天然有机物制成的胶粘剂v优点：原料易得，使
10、用方便v缺点：粘接力和耐水性等方面均不如合成胶粘剂B分类v按原料来源分：矿物胶、动物胶、植物胶v按组成分：淀粉、动植物蛋白、纤维素、天然树脂第三章 胶粘剂第四十三页，共七十二页。天然胶粘剂（例1淀粉）例1：淀粉胶粘剂v淀粉：是有许多葡萄糖结构单元（C6H10O5）互相连接而成的多糖类聚合物，为粒状。v来源：植物中的种子、果实、叶、块茎、球茎中都会有大量的淀粉。v淀粉分离：溶解于冷水中先膨胀或溶胀，再干燥成粒状分离。v淀粉直接糊化粘接性能很低，直接用途就有限，所以在工业中广泛使用淀粉基胶粘剂一般通过淀粉的降解转化或化学改性制得。 第三章 胶粘剂第四十四页，共七十二页。v常用转化用配合剂有增塑剂、
11、液化剂/溶胶化剂、填料、硼砂、保鲜剂等。A增塑剂：甘油，二醇类，大豆油，葡萄糖，果汁。v用途：控制胶合成的脆性或调节干燥速度。B液化剂：氯化钙，尿素，硝酸钠，乙酰胺等。v用途：降低粘度，或控制胶粘时间与干燥速度的助剂，用量5-20%C填料：粘土，磷酸钙，二氧化钛等v用途：控制与多孔性茎材相关连的渗透性，也可控制淀粉类胶粘剂的固化。用量5-50%D保鲜剂：甲醛，硫酸铜，硫酸锌，苯甲酸盐等。v用途：杀菌、防霉作用。但要注意毒性，用量0.2-1%第三章 胶粘剂第四十五页，共七十二页。vE硼砂：（四硼酸钠）v用途：增粘，提高胶的内聚力和稳定性v原因：硼砂分子同淀粉的羟基相互作用或同游离水分子缔合作用的
12、结果。当加20%硼砂固化强度增大，使操作速度快。v当加入苛性碱直到所有四硼酸钠被转化成偏硼酸钠时，其粘结强度可进一步提高。如碱加过量，反而使粘度下降。 第三章 胶粘剂第四十六页，共七十二页。第三章 胶粘剂 例：纸箱用耐水胶粘剂v配方：珍球状玉米淀粉36.3kg+227kgv苛性钠6.8kgv硼砂10Molv苛性碱6.8kgv脲醛树脂（Casco树脂PR-195）20.4kgv水212+689kg工艺：1.初次混合：v加水49oC加热玉米淀粉5分钟+搅拌硼砂苛性钠15分钟+搅拌加冷水2.二次混合v上述料加水在38oC下加热加玉米淀粉加脲醛树脂3.用20-30分钟A组分滴加剂B组份中滴完至可搅拌1
13、5分钟，如太稠，再搅拌10分钟检测，如太稀，可用水稀释第四十七页，共七十二页。例2纸板箱顶端和底部密封胶配方第三章 胶粘剂v配方：水400v磷酸三丁酯1v硼砂（10mol）30v白糊精75（80%冷水溶性PH3.43.5）v加热到85oC（只使用夹套蒸汽），保温20分钟，冷却到60oC并加入苛性钠（40%溶）10甲醛1v搅拌10分钟即可v此胶黏度:10004000MP/S2之间v可用水调节施工粘度。 第四十八页，共七十二页。天然胶粘剂（例2 骨胶）v骨胶：动物蛋白胶,（皮胶、鱼胶）。.v制取工艺A，将动物骨骼在石灰水中浸泡，然后水洗，中和，最后加热蒸煮，获得浸出物，其直接脱水，干燥即将成品。B
14、，将动物骨骼粉碎，水洗后。放进装有弱酸的压力罐中，加热反应器，并不断向骨粉上喷洒热水，从而使胶不断析出，溶出的稀胶掖经过滤去除脂肪酸及骨渣等副产物，干燥后即为成品骨胶。v骨胶：粒状或粉状，无臭味，颜色为淡黄至棕色。v使用：加水，热溶，即可用。v应用：砂皮，皮，皮革，木材，织物，纸张的粘接。 第三章 胶粘剂第四十九页，共七十二页。3.合成聚合物胶粘剂v1、热塑性树脂胶粘剂热塑性高分子胶粘剂是以线型聚合物为粘料，很容易配制成溶液状，乳液状或熔融状粘合剂进行粘接操作，使用方便。固化过程中不产生交联反应，而是通过溶剂或分散介质的挥发或熔体冷却成为胶层、产生粘接力。v优点：柔韧性、耐冲击性、初粘力高、贮
15、存稳定性好等。v缺点：耐热性、耐溶剂性较差，胶接强度相对较低，常温下往往有蠕变倾向。v应用：非结构件的胶粘，如纸张、木材、皮革、纤维制品等低受力物品的粘接。热塑性聚酰胺、聚酯等也用于金属、金属与塑料、橡皮间的粘接。第三章 胶粘剂第五十页，共七十二页。热塑性树脂胶粘剂（之一）v聚醋酸乙烯酯胶粘剂：以醋酸乙烯为单体经聚合得到一种热塑性树脂胶粘剂。v聚醋酸乙烯酯形成机理：自由基加聚反应v以硫酸铵为引发剂为例1 链引发第三章 胶粘剂第五十一页，共七十二页。v2链增长第三章 胶粘剂第五十二页，共七十二页。v3链终止第三章 胶粘剂第五十三页，共七十二页。v聚醋酸乙烯酯胶粘剂应用：乳液型和溶液型v乳液型：例
16、聚乙烯醇 4水 55醋酸乙烯酯 44邻苯二甲酸二丁酯 6辛醇 0.2过硫酸铵 适量第三章 胶粘剂第五十四页，共七十二页。聚醋酸乙烯酯乳液胶特点：1.良好的操作条件2.常温硬化胶，硬化速度快3.使用方便，不必加热4.水为分散介质，成本低缺点：1.耐水和耐湿性差2. 那热性差，（4090oC）v聚醋酸乙烯酯溶液胶：由溶液聚合制得或将固体聚合物溶解在溶剂中制成溶液。也靠溶剂挥发，达到一定强度。第三章 胶粘剂第五十五页，共七十二页。热塑性树脂胶粘剂（之二）聚乙烯醇及聚乙烯醇缩醛胶粘剂:制备：聚醋酸乙烯酯水解制聚乙烯醇，聚乙烯醇与醛类进行缩醛化反应得到聚乙烯醇缩醛胶粘剂。第三章 胶粘剂第五十六页，共七十二页。热塑性树脂胶粘剂（之二）v应用： 将聚乙烯醇和水在加热下溶解可直接得到水溶性胶粘剂。通常命名用的聚乙烯醇牌号为PVA-1788，其醇解度为88%，平均聚合度为1700。若醇解度太低水溶性不好，醇解度太高则容易结晶，粘合效果下降。因聚乙烯醇胶粘剂价格低、无毒、主要用于纸品的粘接和办公用品中的浆液。v例：107胶主要成分为低缩醛度的聚乙烯醇缩甲醛。第三章 胶粘剂第五十七页，共七十二页。热固性树脂
