胶黏剂与涂料-第一章.ppt

第一章 胶接基础 实例：无机胶中氧化铜与磷酸的固化反应，套接强度＞搭接强度（对接强度）； 机械结合理论对于木材这种多孔质的被胶接材料显得尤为重要（木材表面存在的大量的纹孔和暴露在外的细胞腔是形成胶钉作用的有力条件）。 不足：无法解释化学处理的增强作用,不能解释非多孔性材料（如玻璃）的胶接。 √ 扩散理论认为：高分子化合物之间的胶接作用与它们的互溶特性有关。当他们极性相似时有利于互溶扩散。 √依据扩散的热力学条件，只有同类高分子化合物才能互溶和扩散，因此扩散理论（适用于解释同种或结构、性能相近的高分子化合物的胶接）。 √依据扩散的动力学条件，适当降低分子量，提高两种聚合物的接触时间和胶接温度，都将增强扩散作用，提高胶接强度。 不足：不能解释三相交联物质的胶接现象，不能解释金属与陶瓷、玻璃等无机物的交接现象。 实例：醋酸乙烯-氯乙烯-顺丁烯二酸共聚物胶接玻璃，剥离强度与羧基浓度有关。 物理吸附是固体表面由于范德华力的作用能够吸附液体和气体。范德华力包括偶极力、诱导偶极力和色散力。 吸附理论优点：正确地把胶接理论与分子间作用力联系在一起。 吸附理论不足： 把胶接作用主要归因于分子间作用力。不能圆满解释胶黏剂与被胶接物之间胶接力大于胶黏剂本身的强度这一事实。 不能解释胶接力的大小与剥离速度有关的事实。 不能解释极性的α-氰基丙烯酸能胶接非极性的聚苯乙烯类化合物的现象；不能解释高分子化合物极性过大，胶接强度反而下降的事实。不能解释网状高聚物，当分子量超过5000时，胶接力几乎消失的现象。 另一方面，许多胶接体系无法用范德华力解释，而与酸碱配位有关。如酸性沥青在碱性石灰上胶接牢固，在花岗岩上则不牢；表面成碱性的钛酸钡粉是酸性聚合物的良好填料，却不能增强聚碳酸酯等碱性聚合物。基于此，Fowkes提出酸碱作用理论。 实例：硫化橡胶与黄铜表面形成硫化亚铜，通过硫原子与橡胶分子的双键形成化学键。聚氨酯胶接木材、皮革等。 化学键形成途径： 通过胶黏剂与被胶接物中的活性基团形成化学键： 如活泼氢与-NCO、-COOH、-COCL反应：这类反应可能发生在羧基橡胶与聚酰胺类纤维或塑料的体系中。 如羟基与-NCO、环氧基、R-CH2-OH反应：如异氰酸酯或环氧树脂胶黏剂与纤维素、玻璃交接时，可能发生上述反应。 通过偶联剂使胶黏剂与被粘物之间形成化学键 偶联剂：一般含有两类基团。其中一类可与胶黏剂分子发生化学反应；另一类基团或其水解形成的基团，可与被粘物表面的氧化物或羟基发生化学反应，从而实现胶黏剂与被胶接表面的化学键连接。 应用最多的偶联剂是硅烷及其衍生物。其通式为： X3Si(CH2)nY 其中X为可水解的基团，水解后生成羟基并与被胶接表面的基团发生反应。Y是能与胶黏剂发生反应的基团。 硅烷基过氧化物偶联剂，它在热的作用下分解成自由基，可与烯类聚合物发生作用，从而促进烯类聚合物的胶接。 通过表面处理获得化学基团，与胶黏剂形成化学键 如：聚乙烯薄膜经电晕放电处理可产生-CO、-OH、-ON2、-NO3等活性基团，胶接时，与相应的胶黏剂分子可发生化学反应。金属材料的表面处理。如氧化、阳极化处理或酸洗处理均可产生活性氧化层，与水可以形成水合结构Me-OH。胶接时与胶黏剂可发生化学反应。 化学键理论不足：无法解释大多数不发生化学反应的胶接现象。 Young公式： γSV= γSL+γLV　cos∠θ γ：界面张力 θ：接触角 对于一般的有机物的液/固体系， γSL可忽略不计，只有满足γSV≥ γLV 才有可能出现cosθ=1，从而获得形成良好胶接接头的必要条件。这也是选择胶黏剂时的必要条件，即被胶接物表面能大于胶黏剂的表面能。 胶接功： 定义：在液固接触体系中，界面受到两边分子力的作用而存在吸附作用，分离界面两相吸附作用所需的功称为粘附功WA。粘附功可由剥离前后自由能的变化给出。 WA=γSV + γLV - γSL 　 = γLV（1+cosθ） 当θ=0℃时，WA=2 γLV 最大 当θ=180℃时，则有WA=0. 接触体系的粘附功越大，对形成有效和高性能的粘接结构越有利。对于一个特定的固体表面，粘附功的最大值并不存在于完全润湿之时。 界面张力γSL ： 这是基于考虑当作为界面的自由能γSL越小，界面越稳定。 胶接功、胶接张力及界面张力的最适宜条件 对于胶接功，WA=(2+bγc) γlv-bγ2LV 在满足γlv=1/b+1/2γc时， WA最大 对于胶接张力，A=(1+bγc) γlv-bγ2LV 在满足γlv=1/2(1/b+γc)时,A最大 对于界面张力，当γs=γL时