膠接界面化学胶粘剂与涂料.ppt

* 木材纤维方向 一般来说，纤维方向的角度越大，胶接强度越低，如用PF胶接时，木材纤维方向互相垂直的胶接强度仅是纤维互相平行的1/4。海田金松实验式： P-纤维方向互相平行的胶接强度 Q-纤维互相垂直的胶接强度 N-纤维互成θ角度的胶接强度 * 3.3 胶接结构的耐久性 胶接结构的耐久性：是标志胶接强度在大气环境作用下所能保持其实用强度的一种特性，也是决定胶接结构使用寿命的使用特性。主要是受水、热氧化、应力的影响。 胶接结构的耐久性 胶接界面粘附作用的耐久性 胶层耐久性 被胶接材料的耐久性 * 木材抽提成分 木材抽提成分对胶粘剂的湿润、渗透、固化等过程都会产生复杂的影响。一般来说，抽提成分多的木材，难以充分被胶粘剂所湿润，胶接强度就差。 措施：可预先对木材进行物理或化学的处理，除去抽提成分，从而改善湿润状况，提高胶接强度。 * 3.3.1 水分的作用 体积小、极性强的水分子很容易沿着亲水物质向胶接界面渗透，破坏界面的氢键，从而减弱胶粘剂分子与被胶接材料表面间的作用力，导致胶接强度下降。即界面解吸理论。 作用原理 （对胶接界面的作用） * ★增塑作用：水分子破坏胶粘剂分子间的氢键和其它次价键，对胶粘剂产生增塑作用，从而降低胶粘剂的力学性能和物理性能。 ★降解作用：胶粘剂的化学键被水解，引起胶粘剂的降解。如蛋白胶、UF胶等的水解 水对胶层的作用方式 * 3.3.2 热氧化作用 ★升高温度，胶粘剂的热氧化加速，胶接强度下降的速度随之加快，尤其是在氧气存在条件下，降解与交联反应更快。 ★通常，有机高聚物胶粘剂的热氧化分解温度比热分解温度低50-100度左右。因此，在热氧化作用下，胶接耐久性就会更差。 * 胶粘剂的热稳定性与其所含化学键的键能关系很大，故应尽量在高聚物分子主链中减少或避免易氧化的化学键和基团，如将脂环、芳香环或一些杂环引入到高聚物胶粘剂的分子主链上，是改进胶粘剂热稳定性的主要途径。 热稳定性与化学键的关系 酚醛树脂 环氧树脂 * 3.3.3 应力作用 由于木材是各向异性的多孔性材料，其胶接结构的吸水或排水都会引起膨胀或收缩，从而产生收缩或膨胀应力；此外，在环境温度变化的情况下，也会产生热应力。所有这些应力的存在都会使胶接结构的耐久性降低。 应力的存在会加速湿热老化和热老化。 内应力 外应力 * 热固性酚醛树脂、苯酚-间苯二酚甲醛树脂、 胺基酚醛树脂聚醋酸乙烯乳液 三聚氰胺甲醛树脂、血粉胶、环氧树脂 三聚氰胺尿素甲醛树脂脲醛树脂、 大豆蛋白胶、干酪素胶 常用木材胶粘剂的耐老化性能 * 3.4 胶 接 破 坏 3.4.1 胶接破坏原理 胶接破坏强度：单位胶接面积或单位长度上所能承受的最大载荷。 固体 内应力 外应力 固体 破坏！ * 3.4.2 胶接破坏类型 被胶接物破坏 内聚破坏 胶接界面破坏 混合破坏 * 木材料科学与技术本科专业基础课 胶粘剂与涂料 材料科学与艺术设计学院 2016年3月 胶接界面化学 木材料科学与技术本科专业专业基础课 材料科学与艺术设计学院 2016年3月 * 本章主要内容 胶接界面化学 影响胶接强度的因素 胶接结构的耐久性 胶粘剂的基本条件 木材胶粘剂的选择 * 3.1.1 胶接的主要过程 3-1 胶接界面化学 胶粘剂的液化：因为胶粘剂要浸润到固本间的空隙中，故它必须是可自由改变形状的液体。因此，可用单体或预聚物、溶液或乳液、熔融聚合物。 流动：这是胶粘剂浸透到固体间并嵌入空隙中的过程。在此关系到胶粘剂粘性等流变学的性质。 润湿：为了使胶粘剂能够浸润固体空隙，并润湿固体表面，胶粘剂对固体的接触角必须要在90°以下。 * 扩散、粘接、吸附：这个过程是与润湿平行发生的，它按照在多成分系高分子中，链段是通过界面自由能变成最小来吸附和取向的规则形成胶接层结构的。 固化：由于聚合、溶剂的挥发、冷却等作用，胶粘剂固化后形成所需强度的过程。 粘接体系的变形和破坏：这是在实际使用直至破坏的过程。 * 因此，对于有机高分子等低表面能固体来讲，?S = ?SV，则 ?S = ?SL + ?LV cos? （3—1） 当? =180°，cos? = －1，表示胶液完全不能浸润被胶接固体的状态，不可能。 当? = 0°，cos? = 1，代表完全浸润状态。当体系接近完全浸润状态时，式（3—1）可表示为 ?S －（?SL + ?LV ）≥0 设? = ?S －（?SL + ?LV ），并称?为铺展系数。用于描述浸润特性。 * 3.1.2 固体表面上液体的平衡 ?SL ?SV ? ?LV 液滴 图1—1 液体在固体表面上的浸润状态 ?SV = ?LV cos? + ?SL ?S = ?SV +π