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第五章 粘合剂 粘合剂，也称胶粘剂 可以粘合性质相同或不同的材料，应用于 所有行业 按主体材料分：天然粘合剂和合成粘合剂 (热塑性、热固性、橡胶、无机胶粘剂) 用途：普通和特种粘合剂 承受应力：结构粘合剂和非结构粘合剂 固化方式：室温、高温、挥发、光敏 利用粘合剂比焊接、铆接和螺钉联结有更多的优点：方便、快速、经济和节能，而且粘合接头光滑，应力分布匀均，重量轻，还有密封、防腐、绝缘等优良性能 粘合剂的快速发展，几乎应用于所有的行业 一个大的粘合剂联结的机舱可以少用76300个铆钉，用粘合可以降低金属疲劳从而延长飞机的寿命；宇宙飞船上更能节省能量 粘合剂的缺点：耐老化性能比较差，耐热性普遍不够好，一般只能在300℃以下应用，此外，粘接时的表面处理比较严格 一架重型轰炸机采用粘接代替铆接，质量减轻34% 机械工业中每采用1吨胶粘剂，节约5吨金属材料和节省5000~10000个工时 直升机旋翼，由于改成粘接结构，使用寿命可以从500~600小时，提高到6000小时以上 两种金属之间采用焊接，则焊缝处易产生电化腐蚀并形成脆性破坏 印刷电路板的金属箔与绝缘板之间的连接，除粘接外别无办法 5.1 粘合原理 粘合强度：胶粘剂的内聚力、粘合力、粘合材料的强度 粘结力(粘合剂与被粘材料之间)，粘合力包括润湿，粘合剂向被粘物表面移动、扩散、渗透过程 表面张力小的物质易润湿表面张力大的物质 常在粘合剂中加入表面活性剂以降低表面张力 依靠电价键、共价键、配合键、氢键、范德华力 微孔：钉型、钩型、根型、榫型等机械结合 吸附理论：距离小于5×10-10m(5?)，产生范德华力，若粘合剂和被粘物的极性基团强，并且极性基团多，则粘合力就强，若一个是极性的，另一个是非极性的，则粘合力就低 扩散理论：认为自粘是同种分子的扩散，互粘则是不同分子的相互扩散，都是大分子本身或其链段的热运动扩散，实际是一个互相溶解扩散过程 双电层理论：认为粘结结点中存在双电层，它是带电粒子在不同相内，因性质差异而引起转移，粘合功等于此电容瞬时放电能量 当粘合剂和被粘物的溶解参数接近时，粘合能力就会很强 粘合剂的另一个问题是收缩，粘合剂粘结的两种物之间产生张力，若使涂层尽可能薄就可以减轻这种张力，而涂层越薄粘合力越强，内聚力越弱 5.2 粘合剂的材料和型态 粘合剂分主体材料和辅助材料 主体材料是高分子材料，要求它有一定的流变性能，如要制成溶剂型，则能溶于水或其它有机溶剂，要有一定的结晶性，它使粘合剂有适当的内聚力；极性要适度，极性太大扩散能力会下降，分子量若太小，会使内聚力下降 辅助材料包括以下： 增塑剂：主要是减弱分子间的作用力，以提高韧性和耐寒性，它的极性须和主体材料接近，分子量可大一些，可使粘合强度提高，包括邻苯二甲酸酯、磷酸酯和已二酸酯 溶剂：与主体材料的极性近似 偶联剂：包括有机羧酸，多异氰酸酯和有机硅烷等，加入1~10%可提高强度10%以上，还可提高耐水耐热性能 填料：各种金属粉，氧化物粉、石英、云母、石墨、玻璃纤维和碳纤维等都可以作填料，以提高内聚力、粘结力和耐热性 固化剂：使低分子聚合，如六次甲基四胺等 其它助剂还有：引发剂、促进剂、防老剂、增稠剂、阻聚剂、稳定剂、络合剂、乳化剂等 粘合剂的型态也很多： 浆糊和胶水是常用的粘合剂 无溶剂粘合剂应用普遍，双组分环氧树脂可以是100%固体，也可以一个组分是流态，另一个是固态的环氧树脂粘合剂 另一个无溶剂粘合剂是热熔胶 压敏胶也是无溶剂粘合剂 绝大部分高分子都可以用作粘合剂，因此有热塑性，热固性，合成橡胶粘合剂，外加天然粘合剂 有些固化时需要加热 5.3 胶粘剂的组分及其作用 不同类型的胶粘剂，其组分有多有少，不甚相同 一，组分 1，基料 粘料、或主剂，是决定胶粘剂性能的主要成分，能起到粘接的作用，作为基料的物质可以是天然高分子，合成树脂及合成橡胶；天然高分子有淀粉，蛋白质，天然橡胶和树胶，还可以有无机材料如硅酸盐、硝酸盐；从近年来的粘胶看，基料是高分子聚合物占绝对比例 2，固化剂和促进剂 固化剂又称硬化剂、交联剂，是热固性胶粘剂的最主要成分之一 对于热固性胶粘剂，必须加入固化剂参与反应，使原来热塑性基料交联成体型结构，从而提高胶粘剂的性能；不同胶粘剂的固化剂不相同，固化剂的选用是极为重要的一环；一般选用低毒或无毒，反应平稳，分子量较大的固化剂可赋予胶层良好的韧性和耐低温性能 3，稀释剂 稀释剂是为了降低胶粘剂的粘度，增加胶粘剂的浸透力，控制胶粘剂干燥速度而使用的低分子量液体化合物；胶粘剂的基料一般为固态或粘稠液体，再加上固体填料和助剂，不易加工，必须加入一定量的稀释剂降低粘度，提高胶粘剂对被粘物的浸透能力，极有利于提高粘接强度 4，增塑剂 增塑剂在胶层中对基料分子链具有隔离作用，能屏蔽活性基团，减