第一章木材胶粘剂概述

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1、第一章木材胶粘剂概述第一节木材胶粘剂的性能与应用概述我国劳动人民早在四五千年之前就已开始用“胶”粘合各种材料，是世界上应用粘 接技术最早的国家之一。那时，人们使用的是粘土、淀粉、骨胶等物作胶粘剂，用于建 筑、工具和工艺品的制造，至今很多文物还保存良好。而淀粉、骨胶等天然胶粘剂也一 直沿用到今，直到20世纪30年代，随着合成高分子材料的发展，才出现了合成胶粘剂， 它比天然胶粘剂具有更多的品种、更强的粘接性和更好的耐久性。如今合成胶粘剂已占 整个胶粘剂总量的80%以上。无论在工业上还是在日常生活中胶粘剂的用途都十分普遍， 粘接的木制品在我们周围更是到处可见。木质材料粘接结构具有多种优良性能：粘接强

2、度高，合理粘接的接头，其粘接强度 大多都接近木质本身强度；具有一定的耐水性，可以在极其潮湿或受水浸的条件下工 作；耐候性和耐久性较好，可以在曝露于室外的条件下长期工作；能够粘接多种材料， 可以将木材与金属等多种材料粘接在一起，扩大了木材粘接的应用范围。我国是少林的国家，木材供需间存在着较大的矛盾，解决这一矛盾的重要途径，必 须大力发展以人造板为中心的木材综合利用。50年代初，胶合板产量很低，而且用豆胶、 干酪素胶等蛋白质类的胶粘剂。这些胶粘剂的粘合强度不高，耐水和耐热等方面的性能 也较差，阻碍了人造板工业的发展，所以发展木材综合利用，必须从研制胶粘剂着手。 1955-1957年，研制脲醛和酚醛

3、树脂胶成功，相继在木材工业中大量应用。用脲醛树脂 胶生产1 m3刨花板，可以代替3.1m3原木制成的板材；用酚醛树脂胶生产1t纤维板，可 以代替5.6m3原木制成的板材。由此可见，胶粘剂对提高木材利用率和促进木材综合利 用的发展，有着极其重要的意义。随着石油化学工业的发展，许多新型胶粘剂大量涌现，老品种的不断改性，从而使 人造板工业和家具工业得到迅速发展。就人造板生产而言，由仅能生产胶合板发展到生 产纤维板、刨花板、细木工板、各种装饰贴画板等多种木材胶合制品。这些产品的性能， 都远远地超过木材。例如，把浸渍过酚醛树脂胶的单板，经干燥后，在高温、高压条件 下，制成木材层积塑料，改变了木材的物理化

4、学性质，使之具有质地坚硬、耐热、防腐、 耐燃等极为优异的特性。用脲醛树脂胶生产的胶合板、刨花板及细木工板等人造板，也 具有幅度大、表面平整光滑、不易翘曲变形、胶合强度及耐水性好等特性，也是木材所 不及的。特别是1974年以后，又涌现出许多新型胶粘剂，如乙烯一醋酸乙烯热溶性树 脂胶、邻苯二甲酸二丙烯树脂胶等，使在人造板表面进行装饰再加工（即人造板二次加 工）的产品，更加丰富多彩，木材使用价值显著提高，为人造板工业和家具工业的发展 开辟了广阔的前途。因此，合成树脂胶粘剂，基本取代了豆胶、血胶等蛋白类胶粘剂。 尤其是脲醛树脂胶，不但性能优良，而且造就人造板生产的机械化和自动化，成本低廉， 使用方便，

5、原材料来源丰富。所以产量迅速增加，成为我国人造板生产的主要胶粘剂。 迄今为止，据不完全统计，用于木材加工生产的胶粘剂，约占全国胶粘剂总产量的60% 左右。合成树脂胶粘剂是最有发展前途的一种胶粘剂，今后全部代替蛋白质类胶粘剂是必 然趋势。随着人造板工业和家具工业发展的需要，对胶粘剂不断提出更高的技术要求，相比 之下，目前合成树脂胶粘剂，还存在许多不足，主要是：大多数胶粘剂是溶剂型和乳液 型的，在完成胶合作用时，要一定的高燥时间，而且运输保存不方便，有的有中毒和发 生火灾的危险，还有的是两液型的（使用时加入固化剂）的，使用不方便；胶粘剂的胶 合条件变动范围较小，限制了胶粘剂的应用范围；甲醛系的胶粘

6、剂，还存在甲醛的污染 和损害人体健康的严重缺点。根据上述的缺点和不足，今后的木材胶粘剂的发展趋势，是朝着粉状、膜状、热熔 微薄膜等固体型胶粘剂，一液型胶粘剂（使用时不加固化剂），无溶剂型和无甲醛类的 胶粘剂方向发展。二、胶粘剂的性能胶粘剂的性能，包括工艺性、稳定性、耐久性、耐温性、耐候性、污染性、加工性、 经济性等，性能是由结构决定的，而应用取决于性能，所以有必要了解和掌握各种胶粘 剂的性能。1、工艺性胶粘剂的工艺性指的是有关粘接操作方面的性能，如胶粘剂调制、涂胶、晾置、估 化条件等，是有关粘接操作难易的总的评价。2、粘接强度：是粘接的主要性能指标。3、稳定性粘接试件在指定介质中于一定温度下浸

7、渍一段时间后，其强度变化情况称“稳定性”。4、耐久性（耐老化性）粘接层随着使用时间的增长，其性能会逐渐老化，直至失去粘接强度，这种性能称 为“耐久性”。5、耐温性耐温性是指胶粘剂在规定温度范围内的性能变化情况，包括耐热性、耐寒性及耐高、 低温交变性能。6、耐候性暴露于室外的粘接件，能够耐受气候如雨露、阳光、风雪及水湿等的性能，称为“耐 候性”。耐候性也是粘接件在自然条件长期作用的情况下，粘接层耐受性能老化和表面 品质老化的性能。7、污染性胶粘剂根据其种类的不同，有的是无色或白色的，而有的则带有浓色，凡带有浓色 的，对木材或木制品就有污染。“污染性”是指胶粘剂的颜色对木材颜色有无污染和污 染的大

8、小。8、加工性粘接层的加工性是指用刃具加工粘接层的难易程度，其中包括粘接层对刃具的损伤 性。9、柔韧性柔韧性主要是指粘接层的柔韧性和可挠性。10、成本粘接的成本可根据每平方米粘接面积所消耗的胶粘剂的数量及其单价来计算。如果 单纯根据每公斤胶粘剂的价格计算，往往不能反映出真实的成本，因为在调制胶粘剂是， 有的需要稀释，有的能够增量。有的还要假如辅助成本，再加上涂胶量的差异等，这些 因素都和成本直接有关。三、木材胶粘剂的应用由于木料尺寸有限，同时为了节省木材等原因，不可能总是用整块木料制成所有构 件。为了充分利用木材，提高木材利用率，在木材加工中常常需要将短料接长、窄料拼 宽、薄料加厚、缺损的修补

9、等；为达到使用目的，还需要把几个单件组合成部件，把零 件和部件组装为成品等；为改善各向异性，防止制件翘曲和开裂，而将木材制成人造板 和层压材等。以上各种用途都必须采用胶粘剂进行粘接。胶粘剂在家具制造工业中的应用有：板材拼接、制作人造板和板式家具、各种结构 形式的装配粘接、用热压成型粘接制造像椅子靠背那样的弯曲成型制品、粘贴表面装饰 板和粘贴各种雕刻装饰品等。随着木材粘贴技术的发展，胶粘剂的应用范围也正在向一些新的领域扩展，在许多 情况下，用胶粘剂粘接的方法代替传统连接都能收到良好的效果。第二节木材胶粘剂的分类与选用一、木材胶粘剂的组成胶粘剂一般都是由几种组分混合而成的。这些组分包括：粘料（粘接

10、物质）、固化 剂、增塑剂（或增韧剂）、溶剂（或稀释剂）、填料及其他有关成分等。粘料是胶粘剂比 不可少的组分，其余根据胶粘剂的种类可以省略其中某些组分。1、粘料（主成分、粘接物质）粘料是在胶粘剂中起粘接作用的物质。胶粘剂的粘接性能及其配置方法，主要取决 于粘料。一般用作粘料的主要物质有热固性树脂、热塑性树脂、橡胶类及天然高分子化 合物。2、固化剂固化剂的功能是和粘料产生化学反应，从而使胶粘剂能从液态变为能起粘接作用的 固体粘接层。固化剂主要是用于化学反应型胶粘剂，而溶剂蒸发型和冷却固化型（热熔 型）胶粘剂则不用固化剂。固化剂有中性、碱性和酸性之分。木材胶粘剂最好是选用中性或微碱性固化剂。3、增塑

11、剂和增韧剂在胶粘剂中加入增塑剂和增韧剂的目的，都是为了改善粘接层的韧性、柔软性和弹 性，以提高粘接层冲击强度和剥离强度。4、填料和增量剂胶粘剂中有时可加入一定量填料（填充剂），木材胶粘剂所用的填料主要是有机物 粉末，如果壳粉、木粉、豆粉、面粉及短纤维等。对于木材胶粘剂，加入填料的目的， 主要是为了提高胶粘剂的粘度及改善充填性。5、溶剂和稀释剂胶粘剂只有液态才能产生粘接作用。对固体或粘稠的粘料，为了将其配置成适当粘 度的液体，必须使用溶剂或稀释剂。溶剂是指能溶解粘料的低粘度液体。6、其他组分胶粘剂除了具有上述一些主要组分外，有的还需要分别加入下列各种组分，以赋予 或改善胶粘剂的某些功能。“硫化剂

12、”、“硫化促进剂”是用来使橡胶胶粘剂进行硫化或促进硫化的。“防老剂”用以提高胶粘剂对光、热、氧的化学稳定性。“阻聚剂”是用来延缓固化反应，延长活性期和贮存期。“促进剂”用以加速固化反应或降低固化反应温度。“防腐剂”、“防霉剂”用于蛋白质类等胶粘剂，防止其由于细菌作用发生腐败变质。属于无机的防腐、防霉剂有有机汞化合物、酚类化合物等。二、木材胶粘剂的分类1、按粘接强度和性能分（1）结构性胶粘剂（2）非结构性胶粘剂2、按粘料的化学组成和性能分（1）合成高分子类胶粘剂：凡以合成高分子材料作粘料的胶粘剂统称作“合成高 分子类胶粘剂”。（2）纤维素类胶粘剂：这类胶粘剂是硝酸纤维素或醋酸纤维素为粘料配置而成

13、的， 属于非结构性胶粘剂。（3）蛋白质类（天然类）胶粘剂：凡粘料物质来源于动、植物体的胶粘剂均属于 蛋白质类（天然类）胶粘剂。3、按胶粘剂的构成形态分（1）溶液型胶粘剂（2）乳液型胶粘剂（3）无溶剂型胶粘剂（4）热熔型胶粘剂4、按胶液调制类型分（1）单组分型（2）双组分型5、按固化方式分（1）溶剂蒸发型（2）化学反应型（3）冷却固化型6、按固化速度和温度分按固化速度分a）瞬间固化b）快速固化c）一般固化按固化温度分（1）常温固化（2）中温固化（3）高温固化7、按胶粘剂的商品形态分8、按被粘体的材料分第三节 木材粘接特点与粘接机理木材粘接的特点（一）木质材料粘接的特点（1）应力能够比较均匀地分布

14、在整个粘接面上，不像机械连接那些有局部应力集中， 因而有较高的粘接强度，特别是对小件和薄板类材料更是如此。（2）表面光洁美观，接缝密合、色调均一、无凸起物。（3）能够简化结构和连接工艺。（4）合理利用木材（5）利用粘接方法将塑料装饰板、微薄木或木纹纸等表面装饰材料粘贴在木制品表 面，可以起到覆盖木材缺陷、美化装饰木制品外表的作用。（6）能粘接异种材料。（7）粘接可以和其他连接形式并用，因而可以提高结构强度和可靠性，简化结构和工 艺。（8）粘接操作简单，可以机械化和自动化操作，能缩短生产周期和降低成本。（二）木质材料粘接的缺点（1）从粘前准备直到粘接固化结束，其生产周期对常温粘接一般为8-24h

15、，着对单件 小批生产仍嫌时间较长，对大批量生产要占用较大的生产面积。（2）对粘接质量，还缺乏实际可行的非破坏性实验方法，粘接质量有时不够稳定。（3）只能用木材纤维方向相互平行或接近平行时的粘接；当纤维方向相互垂直或接 近垂直时不宜用于受力大的结构。（4）不同含水率和不同材种的木材不宜相互粘接。（5）在冲击载荷、室外条件下长期使用、水浸、潮湿及意外产生的剥离力掰裂力等 不利因素作用下，都会降低强度、减少使用寿命或造成损坏。二、粘接的物理化学过程粘接的物理化学过程大体分为以下6个步骤。（1）将胶粘剂“液化”，使之具有流动性。为此需要将固体状胶粘剂变为流体状，将 乳液状或溶液状胶粘剂进行调配，使其具有适当的年度。（2）胶粘剂的“流动”。胶粘剂只有流动才能添满粘接面的空隙。胶粘剂的流动性和 涂胶时间、操作温度、胶粘剂则粉和树脂的分子量等因素有关。（3）“浸润”面。浸润可以使胶粘剂与被粘表面充分接触，这样才能产生更大的粘接 作用力。（4）在流动浸润的同时，产生“扩散”和“吸附”作用。例如溶液型胶粘剂，在溶质 的分子向粘接面扩散时，就会在粘接面上产生吸附作用，同时这种扩散还能越过 界面行被粘体的分子间渗透。（5）胶粘剂的“