6-1 高分子胶黏剂概述在线视频

同学们好

欢迎大家来到《高分子合成材料学》

我是今天的主讲老师李老师

这一节课我们开始学习高分子粘结剂

本章主要分成4节

分别为概述

粘接原理与工艺

常用胶粘剂

特种胶粘剂

今天主讲胶结剂的概念

由多种材料形成产品或物质

首先需要将材料固定或连接在一起

常用的固定方法包括可开启式

又称临时固定

常用螺母 螺栓 固定夹等固定

另一种叫不可开启系统

又称永久固定

包括机械固定

一般使用钉子 订书钉等

焊接只要靠平焊和点焊

还有就是我们今天要学习的

胶粘剂实现的胶粘方法

胶接与机械固定相比具有五大特点

一 接头有韧性

由于采用的胶粘剂主要是高分子材料

所以在胶接界面能吸收能量

避免胶接处的应力集中

可分散应力

具有良好的抗冲击性能

二 能粘接薄型材料

这样可以降低成本

维持材料的整体性能

不会产生破坏

也就是无孔 洞等

三 可以粘接不同材料

例如金属与金属 金属与塑料 塑料与塑料等

同时避免材料间的电化学反应

并能吸收热胀冷缩所产生的应力

四 既起到粘接 又起到密封的作用

能提高工效 施工方便

五 外观漂亮

无焊接变形 无突出 无疤痕

胶粘剂又称粘合剂 粘接剂 简称胶

它是一种能够把两种同类或不同类材料

紧密地结合在一起的物质

采用胶粘剂将各种材料或部件

连接起来的技术称为胶接技术

胶粘剂的主要组成包括主体材料

和辅助材料

主体材料一般是具有一定流变性的

高分子材料

也就是包括热塑性树脂

热固性树脂

合成树脂

辅助材料一般有

溶剂 增塑剂 偶联剂 固化剂 填料

其中 溶剂是胶粘剂中常用的试剂

通常为低粘度 易挥发性有机溶剂

其性能一般要求与主体材料极性相近

增塑剂 能提高胶粘剂的柔韧性

降低脆性 改善抗冲击性

主要为邻苯二甲酸酯类 磷酸酯类

一般不参与固化反应

偶联剂 具有能分别与被粘物质和胶粘剂

反应成键的两种基团

可提高胶接强度

例如有机羧酸 有机硅烷

固化剂是指能使液态基体通过化学反应

发生聚合 缩聚 或交联反应

转变成高分子量固体

使胶接接头具有力学强度和稳定性的

小分子物质

如六次甲基四胺等

填料 是不参与化学反应的惰性材料

可提高胶接强度 耐热性 尺寸稳定性

并可降低成本

其品种很多

如石棉粉 铝粉 云母 石英粉 碳酸钙

钛白粉 滑石粉等

根据要求选用不同的材料

可以各具有不同的效果

有时还可以添加其他的材料

如降低反应温度的促进剂

防止老化的防老剂

稳定乳液的稳定剂 阻聚剂 防霉剂等

在学习胶粘剂时

还需要了解以下的定义

下面我们来逐一学习

胶接接头 通过胶粘剂而得到的组件

被粘物 是指接头中除胶粘剂之外的

固体材料

粘结 胶粘剂把被粘物所受到的载荷

传递到胶接接头的现象

粘附力 其大小由被粘物和胶粘剂的

力学性能来决定

粘附是指两个表面

靠化学力 物理力或者两者兼有的力

使之结合在一起的状态

而其过程即用胶粘剂

将被粘物品连接在一起的过程

又称为胶合 胶接 粘接 粘结

胶接技术是指选择适当的胶粘剂

以及适当的接头形式

采用合理的粘接工艺

来达到粘接目的的方法

胶接强度是指胶接面破坏时

单位面积破坏所需要的力

单位有兆帕 千克 每平方厘米

胶粘剂的发展历史

考古学证据显示

胶粘剂的应用历史已超过六千多年

我们可以看到在博物馆里展现的许多物体都是经过了三千多年

依然固定在一起

进入20世纪

人类发明了应用高分子化学和石油化学

制造的“合成粘结剂”

其种类繁多 粘结力强

20世纪初到30年代为诞生阶段

1907年由Baeke land首次发明酚醛树脂

1912年美国研制成功酚醛胶粘剂

20世纪30年代至60年代（末）为发展阶段

1937年Bayer公司发明生产了聚氨酯

1943年有机硅胶粘剂投入生产

1946年Ciba Geigy（西巴 盖吉）公司

研制成功双酚A环氧树脂

1953年乐泰公司研制成功厌氧胶

1955年Eastaman（伊斯曼）公司开发

α 氰基丙烯酸

也就是我们说的瞬干胶

20世纪70年代到90年代（末）为完善阶段

胶粘剂的研制趋于功能化 高性能化

专用品级化和规模化发展

胶粘剂的应用已渗入到

国民经济中的各个部分

成为工业生产中不可缺少的技术

在高技术领域的应用也十分广泛

如据报导

国外在生产一辆汽车中

要使用5到10公斤胶粘剂

一架波音飞机的粘接面积达到2400平方米

一架宇航飞机则需要粘接30000块陶瓷片

目前世界上合成胶粘剂品种已达到5000余种

总产量超过1000万吨

销售额年均增长5%

水系胶产量占45%

热熔胶占20%

溶剂胶占15%

反应型胶占10%

其它占10%

因此 胶粘剂的发展方向体现为

快固化 单组分 高强度 耐高温 无溶剂

低粘度 不污染 省能源 多功能用等

各具特点的胶粘剂

目前我们主要采用的合成方法

需要利用分子设计开发出高性能品种

采用接枝 共聚 掺混 互穿网络聚合物等技术

改善现有胶粘剂的性能

胶粘剂的分类方式很多

首先按照用途可分为通用胶和特种胶

通用胶一般是金属 塑料 织物 纸品 制鞋

木工 建筑 汽车 飞机 电子原件等用胶

而特种胶一般是具有特殊功能的材料

例如具有导电功能 磁性功能

提高使用温度等的导电胶 导磁胶 耐高温胶

减振胶 半导体胶 牙科用胶 和外科用胶等等

按照胶接强度

可分为结构胶粘剂和非结构胶粘剂

结构胶粘剂一般用于受力结构构件的连接

能够长期承受

规定应力和环境作用的胶粘剂

如环氧树脂 酚醛树脂

以及用于飞机结构件粘接的

环氧 丁腈型胶粘剂

非结构胶粘剂适用于

非受力结构胶接的胶粘剂

如热塑性树脂 合成橡胶胶粘剂等

按胶的形态可分为溶液胶

这是最为常见的

也是最易操作的一类

如酚醛 环氧胶等

乳液型主要取决于乳液稳定性

如白乳胶 丁苯胶乳

膏状 糊状型

这类胶主要用作密封胶

固体型分为粉状 粒状 块状

主要用作热熔胶

膜状 带状型胶粘剂

就是大家最常用的不干胶或透明胶

胶粘剂的固化过程是

粘结剂从液体到网络结构或固态

最为重要的过程

因此按照固化方式可分为溶剂挥发型

如醋酸乙烯树脂 丁苯橡胶

还有反应固化型

可以室温 也可以是加热反应后固化

如酚醛 环氧等等

热熔冷硬化

即将固体胶粘剂加热熔融后粘结

冷却固化

例如乙烯 醋酸乙烯共聚物热熔胶

压敏粘接 例如压敏胶带

当压敏胶粘剂在适当 缓慢压力作用下

产生近似于液体那样的粘性流动

使压敏胶粘剂与被粘物体表面紧密接触

并流入被粘物表面的坑洼沟槽中

增大有效接触面积

从而产生一定的粘合力

辐射固化

例如紫外光固化胶

就是利用光引发剂在紫外光照射下

引发不饱和有机单体进行聚合 接枝

交联等化学反应

达到迅速固化的胶粘剂

一般用于光纤粘接

液晶显示屏安装 电子器件等

胶粘剂的分类

按照基体化学成分

也可以将胶粘剂分成三大类

一大类是天然材料

包括动物胶 例如骨胶 皮胶等

植物胶 例如淀粉 糊精 阿拉伯树胶

天然树脂胶 天然橡胶等

还有矿物胶 就是矿物蜡和沥青

第二类是合成高分子材料

包括合成树脂型

合成橡胶型和复合型三大类

合成树脂又分热塑型和热固型

热塑型的代表有烯类聚合物 聚氯酯

聚醚 聚酰胺 聚丙烯酸酯等

热固型有环氧树脂 酚醛树脂

三聚氰胺甲醛树脂等

合成橡胶型主要有

氯丁橡胶 丁苯橡胶 丁腈橡胶等

复合型主要有酚醛 丁腈胶 酚醛 氯丁胶

酚醛 聚氨酯胶 环氧 丁腈胶等

第三类是无机材料 有热熔型

如焊锡 玻璃陶瓷等

水固型如水泥 石膏 硅酸盐型及磷酸盐型

胶粘剂主要有三大特点

第一 耐温性

耐温性是无机胶粘剂的优良特性之一

无机高温胶粘剂

通常它的使用温度范围

可以达到1500度到1750度

而磷酸氧化铜胶粘剂的耐温范围更广

可在180度到1400度范围内使用

二 粘接无破坏性

材料的连接主要有螺栓连接 铆接

焊接和粘接等

使用螺栓连接等技术

虽然可以实现快速连接

但因对材料部件要打孔或者局部加热

而对材料会有所破坏

并且在使用中不能避免应力集中

相比之下

粘接技术是一种非破坏性连接技术

并因为粘接界面整体承受负载

而提高负载能力

延长了使用寿命

三 胶粘剂密度小

具有轻质性

胶粘剂的密度较小

大多在0.9到2之间

约是金属或无机材料密度的20%到25%

因而可以大大减轻

被粘物体连接材料的重量

尤其应用在航天 航空 导弹上

甚至汽车 航海上

都有减轻自重

节省能源的重要价值

如在人造卫星的结构中采用结构胶粘剂

代替金属焊接

可以节重公斤

就相当于有近10万元的经济价值

好 这节课到此结束

谢谢大家的聆听