胶接基础知识.pptx

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,11/7/2009,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,胶接根底知识,胶接根底知识胶接根底知识本章主要内容胶接的各种理论机械、物理、化学、扩散、静电,胶接界面化学,影响胶接强度的因素,胶接构造的耐久性,胶粘剂的根本条件,胶粘剂的选择,通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。,第一页，共86页。,本章主要内容,胶接的各种理论机械、物理、化学、扩散、静电,胶接界面化学,影响胶接强度的因素,胶接构造的耐久性,胶粘剂的根本条件,胶粘剂的选择,第二页，共86页。,2-1 胶接理论,2.1.1 机械胶接理论,结论,通过机械方式胶钉产生胶接力；胶钉越多，胶粘剂渗透得越深，孔隙填充得越满，胶接强度就越高,对多孔性材料的胶接奉献显著，但对非孔性材料的胶接奉献不显著,形成胶钉的关键：液体流动性；足够的固体含量,局限性：不能解释许多胶接现象，如孔隙多外表粗糙的木材的,胶接 强度比孔隙少外表致密的木材的胶接强度低,第三页，共86页。,2.1.2 吸附胶接理论,固体外表由于范德华力的作用能吸附液体和气体，这种作用即为物理吸附。而它是胶粘剂与被胶接材料间结实结合的普遍性原因,分散：液体胶粘剂分子，借助于布朗运动向被胶接材料外表扩散，,使二者所有的极性基团或链节相互靠近。加强布朗运动的措施有：,升温、加压、降低粘度等。,吸附力的产生：当分子间距成膜温度，形成连续的胶膜,热熔胶粘剂：热塑性高聚物，加热熔融、流动，湿润被胶接物外表，冷却硬化,热固性胶粘剂：体型构造的高聚物，固化,第四十六页，共86页。,凝胶化：多官能团的原料或预聚体在进展化学反响的过程中，随着分子量增大的同时还进展着分子链的支化和交联，当反响到达一定程度时，反响体系开场出现不溶、不熔凝胶的现象。,凝胶时间固化时间：胶粘剂发生凝胶固化所需的时间，是胶粘剂一项重要的工艺性能指标，它取决于胶粘剂中官能团的反响活性、官能团原料的官能度和浓度。,值得注意：,在使用热固性胶粘剂时，在一定的时间范围内，延长固化时间和提高固化温度并不等效，即降低固化温度难以用延长固化时间来补偿，降低固化温度往往要以牺牲树脂的理化性能为代价。,第四十七页，共86页。,胶 层 厚 度,关键：形成连续胶膜,一般认为获得最好的胶接强度和刚性，胶层的厚度在胶层不缺胶的情况下，应尽量地薄。因为：,薄胶层变形需要的力比厚胶层大；,随着胶层厚度的增加，流变或蠕变的几率变大；,胶层越厚，由膨胀差引起的界面内应力与热应力大；,坚硬的胶粘剂，胶接界面在弯曲应力作用下，薄胶层的断裂强度比厚胶层的高；,胶层越厚，气泡及其它缺陷的数量增加，早期破坏的几率增加。,第四十八页，共86页。,木 材 比 重,UF胶接阔叶材：木材比重0.8时，胶接强度与比重几乎无关。,间苯二酚甲醛树脂胶接所有针、阔叶材：胶接强度随木材比重的增加而提高。,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,角度的胶接强度,第四十九页，共86页。,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：可预先对木材进展物理或化学的处理，除去抽提成分，从而改善湿润状况，提高胶接强度。,第五十页，共86页。,2-4 胶接构造的耐久性,胶接构造的耐久性：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，也是决定胶接构造使用寿命的使用特性。,胶接构造的耐久性,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,第五十一页，共86页。,2.4.1 水分的作用,水的作用原理对胶接界面的作用,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外表间的作用力，导致胶接强度下降。即界面解吸理论。,水对胶层的作用,一是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,二是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,第五十二页，共86页。,2.4.2 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，降解与交联反响更快。,通常，有机高聚物胶粘剂的热分解温度比热氧化分解温度高50-100度左右。,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防止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。,第五十三页，共86页。,2.4.3 应力作用,由于一些材料如木材是各向异性的多孔性材料，其胶接构造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构造的耐久性降低。,同时，应力的存在也会加速湿热老化和热老化。,第五十四页，共86页。,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,一些胶粘剂的耐老化性能,第五十五页，共86页。,2-5 胶接破坏,2.5.1 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。,在脆性固体内存在着固有的缺陷，在外力作用下缺陷周围产生应力集中并造成微小的裂缝，裂缝不断扩展,引起整个胶接构造的破坏。,外应力和内应力的共同作用，造成局部应力集中，当局部应力集中超过局部强度时，缺陷将扩展成裂缝，进而导致胶接发生破坏。,第五十六页，共86页。,2.5.2 胶接破坏类型,（1）,1被胶接物破坏,2内聚破坏,3胶接界面破坏,4混合破坏,第五十七页，共86页。,2-6 胶粘剂的根本条件,2.6.1 胶粘剂的湿润性,湿润性：液体对固体的亲和性，一般用液体对固体外表的接触角来表示。一般情况下，两者间的接触角越小，固体就容易被液体湿润，其胶接强度就越高。,胶粘剂的湿润性是吸附和扩散的前提条件，也是到达良好胶接的必要条件。,胶粘剂的湿润性是由热力学条件和动力学条件所决定的。,影响因素：胶粘剂的性质、被胶接材料外表的构造与状态及胶接过程中的工作条件等因素。,第五十八页，共86页。,胶粘剂,表面张力,胶粘剂,表面张力,酸固化酚醛树脂,脲醛树脂,苯酚-间苯二酚树脂,环氧树脂（通用型）,78,71,48,47,动物胶,聚醋酸乙烯乳液,环氧树脂,43,38,30,表2-1：胶粘剂的外表张力值mN/m,胶粘剂,接触角值,脲醛树脂,水溶性酚醛树脂,醇溶性酚醛树脂,25-35,50-60,40-50,表2-2：胶粘剂接触角,第五十九页，共86页。,2.6.2 分子量与分子量分布,分子量是很重要的参数，它对胶接构造的一系列性能起着决定性的作用。分子量应在适度范围内为宜，如UF的分子量以400-600为好。,分子量分布：即使分子量一样，而分子量的分布不同，其胶粘剂的性能也会有较大的差异。,聚合物分子量聚合度对内聚力的影响：,聚合度为时，聚合物的抗张强度；,聚合度为无限大时的抗张强度；,与聚合物特性有关的常数；,数均聚合度。,第六十页，共86页。,低聚物含量较高时，接头破坏呈内聚破坏,高聚物含量较高时，接头破坏呈界面破坏,硝基纤维胶粘剂胶接玻璃时，其剥离强度与聚合度之间存在如下关系：,剥离强度；,聚合度；,常数。,第六十一页，共86页。,2.6.3 胶粘剂的PH值,胶粘剂的PH值与胶粘剂的固化时间、适用期以及胶层的PH值等密切相关，其最终也影响到胶接强度和耐久性。如强酸或强碱都会使被胶接材料发生降解。,在生产实际中，必须注意胶粘剂的PH值与被胶接材料PH值之间的配合如桉树与UF胶。,酪蛋白胶、大豆胶引起的是碱性污染，常温固化PF是由于酸性导致对木材的劣化，强碱性的水泥与混凝土会导致酸性固化的脲醛树脂产生胶接不良等。,第六十二页，共86页。,2.6.4 胶粘剂的极性,胶粘剂的极性在一定程度内可有助于胶接强度的提高，但过多地强调胶粘剂的极性，反而会降低胶接强度，这是因为胶粘剂的极性过强会阻碍湿润过程的进展。,极性物质,纤维素、木材、酚醛树脂、脲醛树脂、聚酯树脂、甘油、水、玻璃、金属氧化物等,非极性物质,橡胶、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、尼龙、石蜡、金属、醚、苯等,第六十三页，共86页。,2.6.5 胶粘剂的粘度,一般，热固性树脂胶粘剂的粘度：与固体含量、缩合度成比例关系。,粘度对胶性能的影响：无直接关系，但,粘度过低，加压时易透胶、缺胶，胶接不良；,涂饰性能：喷胶、淋胶等粘度要低，辊涂粘度应高，但不宜过高，否则流动性差，不易形成均匀的胶层。,第六十四页，共86页。,2-7 胶粘剂的合理选择,2.7.1 按胶接制品的要求选择,胶接强度和耐水性 胶接强度：使胶接件中胶粘剂与被胶接物界面或邻近处发生破坏所需要的应力。胶接制品的使用环境和使用目的不同，对胶粘剂的强度和胶接强度也有不同的要求。一般要求胶接强度稍高于被胶接物的强度和胶粘剂的强度。,耐水性：胶接件经水分或湿气作用后能保持其胶接性能的能力。分室内、外、包装等。,胶接耐久性：胶粘剂和胶接制品的耐久性决定了制品的使用寿命。,胶接制品的毒性：对室内使用的胶粘剂更为重要，应为低毒或无毒。,第六十五页，共86页。,2.7.2 按胶粘剂使用特性选择,胶粘剂的固体含量和粘度：它们是决定胶接质量的重要因素。决定着施胶量、施胶的均匀性、胶液的流动性和渗透性、施胶方法、施胶设备及胶接的工艺条件等，最终决定胶接的质量。,胶粘剂适用期：是指配制后的胶粘剂所能维持其可用性能的时间，与固化时间和PH值相关。在人造板生产中，一般要求胶粘剂的固化时间尽可能短，而适用期尽可能长。与其形态粉状或液状有关。,固化条件和固化时间：随胶种或配方和制造工艺的不同而不同。固化条件主要有固化温度、压力、材料含水率、材料性质及材料尺寸等。固化温度和时间主要是指胶粘剂通过化学反响或物理变化形成高胶接强度所要求的温度和时间如UF、PF。,第六十六页，共86页。,1纸质包装材料及其胶粘剂的选择,2.7.3 包装用材料及其胶粘剂的选择,纸质包装种类,瓦楞纸箱,纸桶和纸盒,纸袋,纸品,硬纸板盒,书籍装订,纸质包装在商品包装中占40%以上，如日本49%，美国42%以上，我国用于包装的纸和纸板约占其总量的40%左右。,第六十七页，共86页。,纸质包装成型,接合方式,钉合：如钉书针，简便，强度较高，但易锈蚀，局部国家已禁用。,胶带纸接合：如胶带封箱，容器两边无需接头，节约局部原料，但影响外观。打包带,胶粘剂接合：适应机械化生产，采用最多如瓦楞纸箱封合,第六十八页，共86页。,纸质包装用胶粘剂的选择原则：,同种容易吸水的纸，且不需要考虑耐水性时，可用淀粉等天然的水溶性胶粘剂；,同种容易吸水的纸，但需要有耐水性时，可用聚乙酸乙烯乳液PVAc乳液；,同种加工纸等难以吸水的纸，用乙烯-乙酸乙烯共聚乳液VAE乳液；,一边是容易吸水的纸，另一边是不吸水的纸，则应选择对不吸水面粘合性好的胶粘剂，如乙烯-乙酸乙烯共聚乳液；,两边都是不吸水的层压纸，则用热熔胶、热封胶。,第六十九页，共86页。,纸质包装用胶粘剂选择时的本卷须知：,纸张的主要成分：纤维素极性胶粘剂；造纸助剂施胶UF、MUF及填料等纸外表性状的改变；多孔性。,植物纤维素的吸水性：水基胶粘剂包括水溶液型和水乳液型导致的起皱问题保水剂羟乙基纤维素、藻元酸钠等。,纸与纸之间的粘接：容易，价格低廉的水基胶即可。,纸与其他材料的粘接：较复杂，应根据各种材料的外表性质选用适宜的胶粘剂，如纸-亲水性材料淀粉、PVA水溶液，纸与-塑料、金属乙酸乙烯-丙烯酸酯共聚物、VAE共聚物、橡胶型等。,第七十页，共86页。,非天然纤维纸或经外表涂塑的天然纤维纸的粘接：较难，可选用硅烷偶联剂等对纸外表进展预处理。,酸碱作用原理的考虑：纸或其他被胶接物为酸性，则选用碱性胶，反之亦然；纸和碱性材料的粘接宜采用酸性胶如氯乙烯共聚物；纸和酸性材料的粘接宜采用碱性胶乙酸乙烯、丙烯酸酯的聚合物或共聚物等。,纸的杨氏模量10104MPa的考虑：与大局部高分子材料由玻璃态至高弹态转化温度区域的杨氏模量相当，高弹态橡胶态胶涂纸外表凸起，玻璃态胶凹陷。,第七十一页，共86页。,酸性材料,纤维素纸,聚氯乙烯,聚丙烯腈,丁腈橡胶,硝化纤维,碱性材料,聚乙酸乙烯,聚丙烯酸酯,醇酸树脂,聚酯,第七十二页，共86页。,纸质包装用,胶粘剂,淀粉,骨胶,干酪素,天然胶粘剂,水基胶粘剂,压敏胶粘剂,热熔胶粘剂,PVAc乳液,VAE乳液,乙酸乙烯-丙烯酸酯共聚乳液,改性橡胶乳液,合成橡胶乳液,PVA,聚丙烯酰胺,橡胶型天然、再生、氯丁橡胶等,聚乙烯基醚,聚乙烯,EVA树脂,氯乙烯共聚物,聚酰胺,甲基丙烯酸酯,丙烯酸树脂,第七十三页，共86页。,应用,胶粘剂,注意事项,纸器,纸袋,普通纸,PVAc乳液、骨胶、淀粉,淀粉亦可与PVAc并用,封皮纸,PVAc乳液,VAc、合成橡胶的共聚,厚纸,合成橡胶乳液,耐水加工纸,热熔胶、压敏胶,纸袋装填后外部包装用,冷封,橡胶乳液改性物,预先涂布干燥，冷压,热封,溶剂型乙烯树脂,乳液型乙烯树脂,甲基丙烯酸树脂,聚酰胺,预先涂布干燥，涂膜具有装饰、保护表面、防水等功效,纸板箱,胶合、封顶/底,PVAc乳液,胶合用低粘度，封顶/底用高粘度,纸管,PVAc乳液、骨胶、淀粉,铝箔衬里纸管用热熔胶,表 纸用胶粘剂的应用与分类,第七十四页，共86页。,应用,胶粘剂,注意事项,纸盒,PVAc乳液、淀粉,纸杯等牛奶容器,被石蜡浸渍,PVAc乳液、淀粉,亦可用热封胶,硬纸板,一般硬纸板,聚乙烯醇,PVAc粘合速度快,耐水硬纸板,PVAc乳液,粘合后可以浸石蜡,层合纸,纸/铝箔,PVAc乳液,可以与酪朊并用,玻璃纸/铝箔,乙酸乙烯共聚乳液,铝箔衬里纸管用热熔胶,聚丙烯酸酯,涂布量1-3g/m,2,表 纸用胶粘剂的应用与分类续表,第七十五页，共86页。,2塑料包装材料及其胶粘剂的选择,第七十六页，共86页。,3木质包装材料及其胶粘剂的选择,第七十七页，共86页。,4金属包装材料及其胶粘剂的选择,第七十八页，共86页。,5玻璃陶瓷包装材料及其胶粘剂的选择,第七十九页，共86页。,2.8 胶粘剂组成与分类,2.8.1 胶粘剂的组成,粘料：胶粘剂配方中，使两被胶接物结合在一起时起主要作用的成分。要求粘料具有良好的粘附作用、湿润性和相容性。,固化剂和促进剂：使胶粘剂发生固化或促进胶粘剂固化的物质。,填充剂填料：降低胶粘剂固化过程中的体积收缩率或赋予胶粘剂某些性能的物质。它有增粘、降低收缩应力和热应力、补强及其它作用如降游甲、延适用期等。,增韧剂：能够增进胶粘剂的抗冲击、伸长率及降低开裂等缺陷的物质。一般可与胶粘剂中的粘料起反响。,第八十页，共86页。,增塑剂：能够增进固化体系塑性、提高胶粘剂弹性和耐寒性的物质。一般不能与胶粘剂中的粘料起反响，不同与树脂混溶。,偶联剂：使胶粘剂与难胶接材料的外表连接起来或提高两者间作用力的物质。,稀释剂：降低胶粘剂的粘度、增加其渗透能力、改进工艺性能的物质。分活性和非活性两种。,其它组分：如防老化剂、防腐剂、增粘剂、阻聚剂、阻燃剂等。,第八十一页，共86页。,2.8.2 胶粘剂的分类,按胶粘剂的固化方式分：,固化方式,固化方法,胶粘剂品种,溶剂挥发型,溶剂型,水,淀粉、CMC（羧甲基纤维素）、PVA,有机溶剂,氯丁二烯橡胶溶剂型、取醋酸乙烯,乳液型,聚醋酸乙烯酯乳液,化学反应型,两液型,催化剂型,脲醛树脂、三聚氰胺树脂,加成反应型,环氧树脂、间苯二酚树脂,交联反应型,水性高分子异氰酸酯系、反应型乳液,一液型,热固化型,加热固化型酚醛树脂、三聚氰胺树脂,抢夺反应型,聚氨酯树脂、-烷基氰基丙烯酸酯,其它反应型,光化学反应型树脂、厌氧性固化树脂,冷却冷凝型,骨胶、热熔胶,第八十二页，共86页。,按胶粘剂的物理表观形态分：,水溶液：聚乙烯醇、纤维素、脲醛树脂、酚醛树脂、三聚氰胺树脂、硅酸钠,非水溶液：硝酸纤维素、醋酸纤维素、聚醋酸乙烯、氯丁橡胶、丁腈橡胶,乳液胶乳：聚醋酸乙烯酯、聚丙烯酸酯、天然橡胶、氯丁橡胶、丁腈橡胶,无溶剂型：环氧树脂、聚酯丙烯酸、-氰基丙烯酸酯,粉状：淀粉、酪素、聚乙烯醇氧化铜、PF、UF,片、块状：鱼胶、松香、虫胶、热熔胶,细绳状：环氧胶棒、热熔胶,胶膜：酚醛-聚乙烯醇缩醛、酚醛-丁腈、环氧-丁腈、环氧-聚酰、酚醛树脂,粘附型,热封型,液态型,固态型,带 状,膏状与腻子型,胶粘剂,第八十三页，共86页。,按胶料的主要化学成分分：,硅酸盐类：硅酸盐水泥、硅酸钠水玻璃,磷酸盐类：磷酸-氧化铜,硫酸盐类：石膏,陶瓷：氧化锆、氧化铝,淀粉类：淀粉、糊精,蛋白类：大豆蛋白、血蛋白、骨胶、鱼胶、酪素、虫胶,天然树脂类：木质素、单宁、松香、树胶,天然橡胶类：胶乳、橡胶溶液,沥青类,热塑性：聚醋酸乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩甲醛、聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚氨酯、聚酰胺、饱和聚酯等,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,树脂型,橡胶型,复合型,氯丁橡胶、丁腈橡胶、丁苯橡胶、丁基橡胶、聚硫橡胶、端羧基橡胶、有机硅橡胶、热塑性橡胶,酚醛-聚乙烯醇缩醛、酚醛-氯丁橡胶、酚醛-丁腈橡胶、环氧-酚醛、环氧-聚酰胺、环氧-丁腈橡胶、环氧-聚氨酯,合成有机胶粘剂,天然有机胶粘剂,无机,有机,胶粘剂,第八十四页，共86页。,按胶粘剂的用途分：,构造胶：酚醛树脂、间苯二酚树脂、异氰酸酯树脂、酚醛-丁腈、环氧-酚醛、环氧-尼龙等,非构造胶：聚醋酸乙烯、聚丙烯酸酯、橡胶类、热熔胶等,特种胶：导电胶、导热胶、光敏胶、应变胶、医用胶、耐超低温胶、耐高温胶、水下胶、点焊胶等,胶粘剂,按胶粘剂的耐水性分：,高耐水性胶：酚醛树脂、环氧树脂、间苯二酚树脂、异氰酸酯树脂胶等,中等耐水性胶：脲醛树脂等,低耐水性胶：蛋白类胶等,非耐水性胶：豆胶、淀粉胶、皮骨胶、聚醋酸乙烯乳液等,胶粘剂,第八十五页，共86页。,