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126.2粘合剂胶粘剂（粘合剂）是通过黏附作用使被粘物相互结合在一起的物质。天然产物骨胶、松脂、淀粉胶粘剂，如用黏米粘城墙、用骨胶粘接箭羽等（秦汉时期）。20世纪20年代，出现了天然橡胶加工的压敏胶，并试制成功醇酸树脂胶粘剂。40年代，瑞士发明双酚A型环氧树脂，成为主要的结构胶粘剂。1957年美国发明氰基丙烯酸酯胶粘剂，开创了瞬间粘接的新时期。近20年来，国内外胶粘剂及其技术理论发展十分惊人，产量逐年剧增，应用愈来愈广泛。粘接是一项古老而又实用的技术，它的发展经历了较长的历史。36.2.1胶粘剂的特点可以粘合不同性质的材料；可以粘合异型、复杂结构和大型薄板的结构部件，采用粘合方法可以避免焊接时产生的热变形和铆接时产生的机械变形；粘合件外观平滑美观；粘合是面粘结，不易产生应力集中，接头有良好的疲劳强度，同时具有优异的密封、绝缘、耐腐蚀等性能；制造成本低，粘结件质量轻。优点：46.2.1胶粘剂的特点与高强度的被粘物（如金属)相比，粘接强度不够高，容易在接头边缘首先破坏；粘接结构在使用或存放过程中由于受环境中水、热、光、氧等因素的作用，会老化，同时其耐高温、低温性能有限；某些胶粘剂易燃，有毒；迄今还缺乏准确、可靠、无损检验粘接质量的方法。缺陷：56.2.2胶粘剂的分类与组成有机胶粘剂无机胶粘剂胶粘剂磷酸盐、硅酸盐、硼酸盐型等。天然胶粘剂合成胶粘剂热塑性树脂胶粘剂热固性树脂胶粘剂橡胶型胶粘剂混合型胶粘剂动物胶植物胶鱼胶、骨胶、虫胶等淀粉、松香、阿拉伯树胶等PVAc、PA等环氧、酚醛树脂等氯丁、丁腈胶等环氧-酚醛等天然胶：来源丰富、价格低廉、毒性低、但耐水、耐潮和耐微生物作用差。合成胶：良好的电绝缘、隔热、抗震、耐腐蚀、耐微生物及良好的粘结强度；而且可根据不同用途配置不同胶粘剂。根据基体来源：66.2.2胶粘剂的分类与组成结构型胶粘剂非结构型胶粘剂能够承受负载，有较高的粘结强度；一般热固性胶粘剂或合金型胶粘剂适合作结构胶粘剂；如飞机、汽车上结构部件的粘结。根据粘结处受力要求：不受力或受力不大；橡胶型、热塑性胶粘剂；常以压敏、密封、热溶剂形式出现。根据固化方式：水基蒸发、溶剂挥发、化学反应、热溶性、压敏胶等76.2.2胶粘剂的分类与组成组成——多组分：固化剂：增加胶层内聚强度；催化剂：加速固化，缩短时间，降低反应温度；防老剂：提高耐大气老化、热老化、电弧老化、臭氧老化性能；填料：提高强度，降低成本；增塑或增韧剂：降低胶层刚性，增加韧性；稀释剂：改善工艺性、降低粘度；溶剂86.2.3粘结与粘结工艺粘结的前提条件：一是胶粘剂要能很好地浸润被粘物表面；二是胶粘剂与被粘物之间要有较强的相互作用。浸润的描述——接触角θ（液滴曲面的切线与固体表面的夹角）粘结原理：θ90º浸润；θ90º浸润不良；θ=180º不浸润；θ=0º液体在固体表面铺开96.2.3粘结与粘结工艺液体对固体的浸润程度要取决于他们的表面张力大小：表面张力小的物质能够很好浸润表面张力大的物质，而表面张力大的物质不能浸润表面小的物质；金属的表面张力大，能被表面张力小的聚合物胶粘剂浸润；含氟聚合物和非极性的聚烯烃类聚合物的表面张力极低，很难被粘结；玻璃、陶瓷介于两者之间。106.2.3粘结与粘结工艺机械互锁理论（抛锚理论）：胶粘剂渗透到被粘物凹凸不平的沟痕或孔隙中去，固化之后就像许多小钩子似地把胶粘剂和被粘物连接在一起。扩散理论：高聚物的自粘附和相互间粘接，界面高聚物分子相互扩散所致；静电理论：当胶粘剂-被粘物体系是一种电子的接受体-供给体的组合形式时，在界面区两侧形成双电层。双电层电荷的性质相反，从而产生静电引力；粘结机理：116.2.3粘结与粘结工艺吸附理论：粘接力的主要来源是粘接体系的分子间作用力、氢键作用；化学键理论：胶粘剂与被粘物表面产生化学反应而在界面形成化学键结合，象铁链一样，把两者牢牢地连接起来。粘结机理：126.2.3粘结与粘结工艺对接：角接：T接粘结接头的设计：136.2.3粘结与粘结工艺斜接：搭接：套接粘结接头的设计：146.2.3粘结与粘结工艺表面处理（油污、金属氧化层、难粘材料表面、高极性材料表面脱模剂）：机械处理：砂纸；物理处理：火焰处理、等离子放电处理等化学处理：酸、强氧化剂；粘结工艺：初清洗粘结接头机械加工表面处理配胶涂胶凉置粘接固化检验修整156.2.4胶粘剂的选择金属：金属极性大(表面能高)、表面致密、模量大、强度高．一般都用于受力结构，应该选用强度比较高的胶粘剂，如环氧胶；胶粘剂选择要考虑的因素：材料的性质、胶粘剂的性能、不同用途、价格等166.2.4胶粘剂的选择塑料：热固性塑料如环氧、酚醛、脲醛、不饱和聚酯树脂等塑料，只能用热固性胶粘剂粘接；而热塑性塑料PS、PVC、ABS、PC、尼龙等，宜选用室温固化胶粘剂，还可以用热熔胶和溶液胶进行粘接；对于非极性的难粘塑料，如PE、PP、PTFE等，可选用PB或有机硅胶粘剂，一般情况下需要对表面进行特殊处理；176.2.4胶粘剂的选择橡胶：对于橡胶之间的粘结，氯丁胶、聚酰胺和聚氨酯胶粘剂均能提供优异的粘结强度；橡胶-皮革可用氯丁胶和聚氨酯胶粘剂；橡胶-塑料（玻璃、陶瓷）可用硅橡胶胶粘剂；橡胶-玻璃钢（酚醛）可用丙烯酸酯类胶粘剂；橡胶-混凝土（石材）可用氯丁胶、环氧胶和氰基丙烯酸酯胶粘剂；186.2.4胶粘剂的选择玻璃或陶瓷（硬度高、脆性大）:需要选用韧性好、室温固化的热固性胶粘剂；木材、纸张、织物、竹材（多孔）：选用：粘度较大的白乳胶、氯丁胶等皮革类（细孔、极性、易绕曲）：聚氨酯胶粘剂和氯丁胶混凝土：结构胶，一般用环氧胶196.2.5常用的粘合剂•一热固性树脂胶粘剂•二橡胶胶粘剂•三特种胶粘剂•四胶粘剂的应用201环氧树脂胶粘剂以环氧树脂为基料的胶粘剂的统称；分子中含环氧基、羟基、氨基或其它极性基团，对大部分材料有良好的粘结力(金属，2x107Pa），“万能胶”；性能特点：拉伸强度、剪切强度高；耐酸碱、耐油、醇、酮、酯等多种有机溶剂；固化收缩率小，电绝缘性能良好；可加入增塑剂来改善冲击强度；能与其它树脂复合实用。一热固性树脂胶粘剂21（1）环氧树脂的组成ROCH2CHCH2O环氧树脂：主要品种为缩水甘油型环氧树脂（如双酚A型环氧树脂）、环氧化烯烃（环氧化聚丁二烯）；分子量一般为300~7000；指标：粘度、外观、环氧当量（树脂g/1g环氧基）、环氧值（环氧基数量/100g树脂）等CCH3CH3OHHO+CH2CHOCH2ClCCH3CH3OO[CH2CHCH2OCH2CHOHCH2]OCCH3CH3OCH2CHCH2OnNaOH22（1）环氧树脂的组成固化剂反应型固化剂催化型固化剂分子中极性基团与环氧树脂分子中环氧基、羟基反应生成网状结构，含活泼H，如多元伯胺、多元酸、多元硫醇、多元酚等促使环氧基开环，均聚，生成以醚键为主的网状高分子化合物，如叔胺、三氟化硼、双氰胺等按固化机理分潜伏型固化剂RNH2+CH2CHOCH2RNHCH2CHOHCH223（1）环氧树脂的组成增韧剂：改善脆性，提高冲击强度和剥离强度非活性增韧剂：以游离态存在，如邻苯二甲酸二丁（辛）酯活性增韧剂：参与固化反应，如低分子PU、PA、液体丁腈、液体羧基丁腈橡胶等；稀释剂：改善工艺性，增加对被粘物的浸润性，如丙酮、甲苯、乙酸乙酯等；填料：如玻璃纤维、滑石粉、二氧化钛等。24（2）环氧树脂的种类和用途通用环氧树脂胶：双酚A环氧树脂，室温固化采用胺类或低分子PA固化剂，高温固化采用酸酐类固化剂，双氰胺可作潜伏型固化剂，对橡胶、塑料、玻璃等具有很好的粘结强度；可用于钢筋混凝土建筑构件的粘结、粘钢加固、植筋、填缝、各种修补及装修材料的粘结、密封、防腐蚀等。25（2）环氧树脂的种类和用途增韧环氧树脂胶：加入橡胶进行增韧，如丁腈橡胶、液体丁腈橡胶或羧基液体丁腈橡胶（国产DG-2胶，-60～100℃），高强韧、室温固化；用于铝合金、紫铜、黄铜、不锈钢、PA、PTFE等；26（2）环氧树脂的种类和用途耐高温环氧胶（耐高温固化剂）：环氧-酚醛胶粘剂：高分子量双酚A环氧与低分子酚醛复合而成，耐热性胶粘剂（315℃）；环氧-聚酰胺（可溶性）胶：特点是剥离强度优异，用于飞机上蜂窝夹层结构粘结。环氧-有机硅树脂胶：有机硅树脂的烷氧基能与环氧树脂中的羟基反应。改性物具有环氧树脂和有机硅树脂的双重优点。采用芳香胺、芳环或脂环酸酐固化剂272聚氨酯胶粘剂分子链中含有异氰酸酯基（-NCO）及氨基甲酸酯基（-NH-COO-），具有很强极性和活泼性；-NCO能与多种含活泼H的化合物反应，聚氨酯胶粘剂具有极高的粘结性能，极好的耐寒性、耐油性、耐磨性、柔韧性。281聚氨酯胶粘剂1）聚氨酯胶粘剂的原料二异氰酸酯：甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷4,4`-二异氰酸酯(MDI)、1,6-己二异氰酸酯(IPDI)等；多异氰酸酯：三苯基甲烷-4,4`,4``-三异氰酸酯（TTI）等聚酯多元醇：二元酸与二元醇缩聚而成；聚醚多元醇：将低分子量多元醇、多元胺或含活泼氢的化合物与氧化烯烃（环氧乙烷、丙烷）在催化剂作用下开环聚合而成;溶剂：酮类、芳香烃、二甲基甲酰胺、THF等，水、醇应尽量除去；催化剂：有机锡类、叔胺类；扩链剂、交联剂等。29（1）多异氰酸酯胶粘剂：专指多异氰酸酯低分子作为胶粘剂，是最原始的一种聚氨酯胶粘剂；（2）端异氰酸酯基聚氨酯胶粘剂：含异氰酸酯端基的聚氨酯预聚物该品种是聚氨酯胶粘剂中最重要的一种；在胺类固化剂或室温下遇空气中的潮气固化；弹性好、低温粘接性能好；可制成单组分、双组分、溶剂型、低溶剂型、无溶剂型等根据反应和组成分：2）聚氨酯胶粘剂的分类30（3）端羟基聚氨酯胶粘剂：由二异氰酸酯与两官能度的聚酯或聚醚醇反应生成的含羟基的线性聚合物；一般制成双组分使用；（4）聚氨酯树脂胶粘剂：多异氰酸酯与多羟基化合物反应而成。2）聚氨酯胶粘剂的分类31单组分聚氨酯胶粘剂：优点：使用方便、无需调胶；聚氨酯热熔胶、封闭型聚氨酯胶粘剂、放射线固化型聚氨酯胶粘剂、压敏型聚氨酯胶粘剂、单组分水性胶粘剂等双组分聚氨酯胶粘剂：甲组分为羟基组分，乙组分为含异氰酸酯基组分；双组分聚氨酯胶是聚氨酯胶粘剂中用途最广、用量最大的；该品种是聚氨酯胶粘剂中最重要的一种；结构型聚氨酯胶、超低温聚氨酯胶、无溶剂复合薄膜胶粘剂等根据使用形态分：2）聚氨酯胶粘剂的分类32对多种材料具有良好的粘结强度，分子中含有很强极性和化学活性的异氰酸酯基、氨基甲酸酯基，可与金属、玻璃、陶瓷、橡胶、塑料、织物、木材、纸张等粘合；有良好的超低温性能（低至-253℃），而且粘结强度随温度的降低而提高；具有良好的耐磨、耐油、耐溶剂、耐老化等性能；3）聚氨酯胶粘剂的性能与应用33可以通过改变羟基化合物的种类、分子量、异氰酸酯的种类以及各组分的比例，制成满足各种行业、各种性能要求的高性能胶粘剂；缺点：高温、高湿条件下易水解；主要应用领域：制鞋、食品包装、纺织、木材等3）聚氨酯胶粘剂的性能与应用34国外聚氨酯胶黏剂发展总的趋势是适应世界对环保、安全、生越来越严格要求的非溶剂，提高综合粘接性能，发展结构性和功能性粘接。非有机溶剂化有３条途径：一是水性化；二是热熔化；三是100％液体反应型。其中水性化是最重要的途径，因为其最适用于传统的有机溶剂型聚氨酯胶黏剂应用领域和粘接工，而这种应用量又是最大。353酚醛树脂胶粘剂是由苯酚及其衍生物和甲醛在酸性或碱性催化剂存在下缩聚而成；通过调节苯酚和甲醛用量配比，可以生成热固性和热塑性酚醛树脂。363酚醛树脂胶粘剂分类未改性酚醛树脂胶：甲阶酚醛胶、热塑性酚醛胶；酚醛-缩醛胶粘剂：甲阶酚醛树脂+聚乙烯醇缩醛+溶剂——适于织物、塑料等柔性材料和金属、陶瓷等刚性材料的粘结；酚醛-环氧胶粘剂：甲阶酚醛树脂+环氧树脂+稀释剂+（铝粉）——耐热性好——宇航工业；酚醛-橡胶：酚醛-氯丁胶、酚醛-丁腈胶（适于汽车工业：油箱、刹