桥梁加固结构胶配方设计课件.pptx

1、 胶黏剂的组成与配方设计墨江发现2500年前岩画旧石器的巫山岩画阿尔塔米拉岩画1万年前胶（膠）：古代“胶”用动物的皮煮制而成。本义：粘性物质,用动物的皮、角或树脂制成；胶粘剂（胶黏剂）：通过界面(表面)层分子（原子）间相互作用，把两个固体材料表面连接在一起的物质或材料，称为胶粘剂。曾用名：粘合剂，粘接剂；小名：胶，胶水。古代：天然动物、植物或矿物 （泥、石灰、淀粉、植物油、树脂、鸡蛋、矿物颜料）近代：主要使用合成树脂、合成橡胶或改性天然高分子 （环氧、有机硅、三醛、醇酸树脂、丙烯酸酯、橡胶）1920年前：诞生期1970年前：发展期2000年前：功能化和完善2000年后：专用化和环保化胶粘剂的诞

2、生和发展三大连接方法：机械连接 Riveting bolting；焊接技术 Brazing welding 胶接技术 Bonding胶接技术(bonding)胶接技术特别适用于不同材质、不同厚度、超薄规格和复杂构件的连接。原位固化：颗粒在悬浮液中的位置不变,靠颗粒之间的作用力或者悬浮体内部的一些载体的性质的变化,从而使悬浮体从液态转变成固态。表面物理化学高分子物理与化学有机化学材料力学胶接技术较短时间内能将可溶,可熔的线型或支化结构高分子化合物、预聚物转变为不溶，不熔的体型结构，并参与化学反应而成为交联网络的一部分。1.主料固化剂也称为基料、黏料，是使两个被粘物体表面结合在一起时起到主要作用的

3、组分，它决定着胶黏剂的基本性能。胶料2.辅料与助剂促进剂、增塑剂与增韧剂、稀释剂与溶剂、填料、偶联剂、其他助剂胶黏剂及其组成无机胶料硅酸盐硅酸钠，硅酸盐水泥 磷酸盐磷酸氧化铜，磷酸氢氧化铝氧化铜，磷酸氧化锌硫酸盐石膏硼酸盐硼砂氧化锌，熔接玻璃 金属氧化物氧化锆，氧化铝，氧化钙（石灰），氧化镁氯化镁，氧化铅 金属或硫磺锡铅合金，硫磺有机高分子胶料 天然高分子动物 骨胶、皮胶、鱼胶、虫胶、血胶等 植物 淀粉、糊精、纤维素、树胶、木质素、沥青、生漆、松香,天然橡胶 合成高分子树脂型热固型：环氧，酚醛，脲醛，密胺，不饱和聚酯，反应型丙烯酸酯，聚异氰酸酯，有机硅，聚酰亚胺、聚苯并咪唑等 热塑型：醋酸乙烯

4、酯，聚氯乙烯，聚丙烯酸及酯类，聚酰胺，聚乙醇缩醛、TPU，EVA，SBR等 橡胶型氯丁、丁腈、聚硫、有机硅、丁基、丁苯，SBS，SIS，聚氨酯、聚异丁烯，氟硅橡胶 复合型酚醛-丁腈，酚醛-缩醛，酚醛氯丁，环氧-丁腈，环氧-聚酰胺，环氧-聚硫，环氧-聚砜，环氧-聚氨酯等。胶黏剂类型固化原理举例溶(乳)液(剂)型胶粘 靠溶剂（或水）的挥发，由液体逐步变为固体 浆糊塑化 由高聚物吸收增塑剂后成为固体 烙煎饼、氯乙烯热熔 靠温度的变化，固体熔体固体 沥青反应型反应型 由低分子量的单体或预聚物，相互反应交由低分子量的单体或预聚物，相互反应交联形成固体联形成固体 ABAB胶，胶，502502胶，胶，环氧胶

5、环氧胶压敏胶 弹性体的粘弹性及增粘剂等分子的浸润性 不干胶胶黏剂固化类型高分子混合液干燥 “干燥”：表面无粘性，指干,自粘性表示 规定在指定的压力和时间下，流动不超过指定程度所需的最低粘度。指干：103PaS；不粘连：107PaS胶黏剂固化类型-溶剂型开始：溶剂从树脂溶液挥发的速度与纯溶剂相近开始：溶剂从树脂溶液挥发的速度与纯溶剂相近.后期：粘度增高，自由体积减小，溶剂的挥发后期：粘度增高，自由体积减小，溶剂的挥发非均相体系：分散相非均相体系：分散相+分散介质；分散介质；乳胶粒本身不溶于分散介质；乳胶粒本身不溶于分散介质；通过表面活性剂而稳定通过表面活性剂而稳定乳胶粒子在微纳米级，大于可见光长

6、度，出乳胶粒子在微纳米级，大于可见光长度，出现反射、折射，外观为现反射、折射，外观为乳白色乳白色；粘度较小粘度较小胶黏剂固化类型-乳液型凝聚过程示意图凝聚过程示意图关键步骤关键步骤胶黏剂固化类型-乳液型模量温度T形变高弹态粘流态玻璃态Tg Tm温度计钢球热熔胶加热介质（不能溶解或溶胀）钢球钢环托板胶黏剂固化类型-热熔型PVC糊树脂组成：PVC粉，氯醋粉，DBP，DOP，稳定剂固化原理：（高温互溶体系）粉吸收增塑剂（高温，Tg,355K),软化温度降低，相互流动，流平（热熔性），降温冷却，固化人造革、滴塑、涂料胶黏剂固化类型-热塑型单体树脂预聚物现场聚合在被粘物界面处形成高分子固体膜或胶层单组份

7、多组份复配反应条件双组份（A+B）辐射固化热固化湿固化厌氧固化压力固化反应条件和形式：胶黏剂固化类型-热固型胶黏剂 固化机理 举例 酚醛，糠醛 醛进行烷基化反应 酚醛，间苯二酚甲醛，糠醛，糠醇 脲醛、三聚氰胺 醛与胺进行脱水反应 尿醛树脂，三聚氰胺树脂 环氧基 与活泼氢进行加成 尿醛树脂，三聚氰胺树脂 叔胺催化阴离子聚合 环氧聚酰胺，环氧二乙胺，环氧芳胺，环氧醚胺，环氧硫醇；环氧烯胺湿固化 酸酐催化阳离子聚合 环氧迪克纳；环氧四氢苯酐；环氧马来酸酐,环氧-甲基迪克纳 硫翁盐，碘翁盐光催化阳离子聚合 光化环氧胶 与过渡金属进行配位聚合 异氰酸酯基 与含活泼氢聚合物 聚氨酯双组份灌封胶、灌注胶、发

8、泡胶、丙烯酸酯异氰酸脂胶粘剂 与空气中H2O反应 单组份聚氨酯密封胶、反应型热熔胶 双键 过氧化物产生自由基引发 第二代丙烯酸酯、高温硫化硅橡胶、不饱和聚酯 光敏剂产生自由基引发 丙烯酸酯光敏胶、丙烯酸环氧光敏胶 与活泼氢加成 高温硫化乙烯与含氢硅油、有机硅压敏胶 离子聚合 氰基丙烯酸酯（502）胶 有机硅烷 硅烷交联剂与水生成硅醇再与羟基硅橡胶缩合脱羧型（酸性）硅胶、脱醇、脱肟型（中性）硅胶、脱酮型硅胶、有机硅灌封胶 反应型胶黏剂的固化机理粘接基本原理被粘材料被粘材料被粘材料(B)粘附破坏Failure of adhesion被粘材料被粘材料(A)胶粘剂内聚破坏cohesion failur

9、e in adhesive(C)被粘材料内聚破坏cohesion failure in substrate被粘材料（adherend）被粘材料(substrate)被粘材料(D)混合破坏Mixed failure粘接的目的-传递应力(1)机械的作用力机械粘接理论(mechanical interaction)(2)分子水平的微观粘合作用（adhesion between molecular）界面分子间的相互作用吸附理论 (bond energy-absorption)界面分子相互溶解和扩散层相互作用-扩散理论 (mixing and diffusion)界面分子间电子转移形成双电层相互作用-静

10、电理论 (static electricity)(3)粘附表面热力学(thermodynamics of adhesion surface)粘附现象与粘接的吸附理论 粘附现象指的是胶粘剂与被粘物在粘接界面上的相互作用.粘接基本原理辅料与助剂促进剂：加快固化反应速率凡是能够加快胶黏剂固化反应速率的物质，均称为促进剂。促进剂能缩短固化反应时间、降低固化温度、减少固化剂用量、提高固化反应程度。原理：改变固化反应路径。举例：DMP-30-环氧树脂/酸酐固化；2-乙基-4-甲基咪唑-环氧树脂/双氰胺固化。2.2 增塑剂与增韧剂增塑剂：增加胶黏剂流动性，并使胶膜具有柔韧性的高沸点液体或低熔点的固体（小分子

11、或低分子，如：邻苯二甲酸二甲酯（乙酯、丁酯、戊酯、辛酯），磷酸三乙酯（丁酯）。机理：通过介入主料大分子之间，降低分子间作用力来增加链的运动能力，提高韧性；胶膜的刚性、强度、热变形温度都会降低。增韧剂：本身分子链具有柔顺性，与主料互溶，固化后部分或全部析出，如：HTBN,CTBN,ATBN,聚硫橡胶、氯丁橡胶、聚氨酯、热塑性树脂、液晶聚合物、核壳粒子、互传网络。机理：通过相分离，提高剪切强度、玻璃强度、柔韧性、冲击性能，改善脆性和开裂弱点。相关机理包括：银纹-钉锚机理、银纹-剪切带机理辅料与助剂2.3 稀释剂与溶剂：降低胶黏剂粘度稀释剂：用来降低胶黏剂粘度的液体。活性和非活性稀释剂，环氧树脂中常

12、用。溶剂：有机溶剂，能够溶解胶料、易挥发而干燥，性能好。有毒、易燃、易爆炸、污染环境、危害安全，正在受到限制。橡胶型胶黏剂中使用。辅料与助剂偶联剂：改善胶黏剂与被粘表面的界面层其他助剂：防老化剂，防霉剂填料填料的作用多种多样，十分重要补强、增稠、阻燃、耐磨、硬度、降低收缩性、减少热膨胀系数、增加导热、导电、触变性、提高耐水性、耐热性、耐老化性，延长适用期等。提高抗冲击性能的填料有：石棉纤维、玻璃纤维、云母粉、铝粉。提高硬度与抗压性能的填料有：金属及其氧化物如石英粉、氧化铬粉、瓷粉、铁粉、水泥、碳化硼等。提高耐热性能的填料有：石棉粉、硅胶粉、酚醛树脂、瓷粉、二氧化钛粉。增加粘附力的填科有：氧化铝粉、瓷粉、钛白粉。增加导热性的填料有：铝粉、铜粉、铁粉、石墨粉。增加导电性的填料有：银粉。增加润滑性的填料有：石墨粉、高蛉土粉、二硫化铝粉。a.受力情况：作用力种类、大小b.环境因素：热、光、氧c.接触介质：酸碱、盐、水、溶剂d.介电性能：绝缘、导电e.密封性能：真空度f.使用寿命：长期、短期g.应用范围：连接、密封、导电h.施工方法：刷涂、喷涂、热熔i.固化方式：室温、加热、水下、低温设计原则与影响因素基本原则被粘基材表面特性高能或低能表面；多孔或致密结构工作条件和环境 Question&answer