精细有机概论第六章胶粘剂课件.ppt
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- 精细 有机 概论 第六 胶粘剂 课件
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1、精细有机概论第六章胶粘剂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。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 胶粘剂按物理形态分类 水溶液型溶液型乳液(胶乳)型无溶剂型固态型膏状或糊状按化学成分分类 无机胶粘剂 有机胶粘剂按来源分类 天然胶粘剂 合成胶粘剂 胶粘剂的性能耐温性低污
2、染性粘接无破坏性轻质性第三章 胶粘剂胶粘剂的应用 第三章 胶粘剂防腐蚀 用于军事领域 用作生物医用 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。应用:高级胶合板,塑料等。相1和相2通过化学键结合在一起。粘附力(practical adhesion):强度由被粘物和胶粘剂的力学性能决定。热固性树脂胶粘剂(之一)分子链的柔韧性增加,侧基减少,有利分子扩散,胶接强度也有增加。其室温强度还比较高,但随温度的升高,胶接强度下降较快。脲醛和三聚氰胺甲醛树脂胶粘剂B 水固型胶粘剂:有水泥,石膏缺点:粘接力和耐水性等方面均不如合成胶粘剂热塑性树脂胶粘剂(之二)J Phys Chem,1926
3、,30:114蛋白类:大豆蛋白、血蛋白、骨胶、鱼胶、酪素、虫胶根据胶接功可计算胶接强度偶极力:极性分子间的引力,式中:偶极矩不能解释温度、湿度及其它因素对剥离实验结果的影响胶粘剂发展趋势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 胶粘剂发展无溶剂性胶粘剂现行的许多胶粘剂都含有大量挥发性很强的溶剂,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。胶粘剂工业新的发展趋势,即向无溶剂的胶粘剂发展。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
4、耀眼的新的科技明星。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。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。第三章 胶粘剂包括:胶钉理论(anchoring);特点:游离酚含量小于2.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。分子偶极矩;用途:杀菌、防霉作用。同材料或不同材料间实施胶接,应对胶粘剂进行选择石油磺酸 180200优点:原料易得,使用方便固化(温度150180oC,适当加压0.将被胶接材料和固化的胶粘剂层理想
5、化为电容器,即在胶接白糊精 75(80%冷水溶性PH3.(2)次受力结构胶,能承受中等载荷。根据胶接功可计算胶接强度热固性:脲醛树脂、酚醛树脂、间苯二酚树脂、三聚氰按树脂、环氧树脂、不饱和聚酯、聚异氰酸酯、呋喃树脂等包括:通过相互扩散,在分子之间产生分子间的拉引作用力(内聚力);其室温强度还比较高,但随温度的升高,胶接强度下降较快。套接接头(dowel joint)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。将被胶接材料和固化的胶粘剂层理想化为电容器,即在胶接相关定义v胶接接头(adhesive joint):通过胶粘剂而得到的组件。v被粘物(adher
6、ends):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(practical adhesion):强度由被粘物和胶粘剂的力学性能决定。第三章 胶粘剂胶粘剂的固化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3.2 粘结接头的设计v1 接头及其受力情况:相当复杂,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
7、 避免应力集中v 胶层均匀v 加工容易,方便第三章 胶粘剂粘结接头类型v粘结接头类型:型样各异,变化多端对接接头(butt joint)斜接接头(scarf joint)搭接接头(lap joint)套接接头(dowel joint)第三章 胶粘剂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化学键理论吸附理论v胶接作用是胶粘剂分子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
8、曼常数KTRuuEk622213221,uu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)6222211RuauaED21,aa21,uu21,II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621212123RaaIIIIEL21,II第三章 胶粘剂羟甲基尼龙 80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。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。电引力的产生是相1电荷场相2电荷场相互作用的结果。1/:单位长度的凹凸高度。石油磺酸
9、 180200此胶黏度:10004000MP/S2之间套接接头(dowel joint)硼砂 10Mol前苏联:Mcbain J W.环氧树脂胶粘剂:由环氧树脂、固化剂、促进剂、改性剂、稀释剂、填料等组成的液态或固态胶粘剂。还可分为双组分胶和单组分胶,纯环氧胶和改性环氧胶(如环氧-尼龙胶、环氧-聚硫橡胶胶、环氧-丁腈胶、环氧-聚氨酯胶、环氧-酚醛胶、有机硅环氧胶、丙烯酸环氧胶等)。热塑性树脂胶粘剂(之二)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。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。水 55当一种胶粘剂同时具有多种功能的时
10、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。按化学成分:硅酸盐,磷酸盐,硫酸盐,硼酸盐等。只能用于受力不大的部位。胶粘过程是一个复杂的物理和化学过程,包括浸润、粘附、固化等步骤,最后生成三维交联结构的固化物,把被粘物结合成一个整体。不均匀扯离强度40kN/m。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IkTRE224683)3/(2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:Hofr
11、ichter C H.Ind.Eng.Chem,1948,40:329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第三章 胶粘剂吸附理论: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
12、间放电的能量,计算公式如下:hQWA22WA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:Mcbain J W.J Phys Chem,1926,30:114第三章 胶粘剂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
13、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。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
14、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J Phys Chem,1926,30:114热塑性树脂胶粘剂(之一)D 保鲜剂:甲醛,硫酸铜,硫酸锌,苯甲酸盐等。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。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。(物理吸附和化学吸附)主要成分为低缩醛度的聚乙烯醇缩甲醛。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。10)间苯二酚甲醛树脂胶粘剂
15、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。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。热固性树脂胶粘剂(之一)型号:J01,J03,J04,J015,J16等基料:由酸式磷酸盐、偏磷酸盐、焦酸盐为基料或直接由酸与金属氧化物、卤化物、氢氧物、碱性盐类、硅酸盐、硼酸盐等的反应产物为基料。解释不了对于高分子化合物极性过大,反而胶接强度降低。陶瓷:氧化锆、氧化铝用途: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。辛醇 0.基料:由酸式磷酸盐、偏磷酸盐、焦酸盐为基料或直接由酸与金属氧化物、卤化物、氢氧物、碱性盐类、硅酸盐、硼酸盐等的反应产物为
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