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胶黏剂与涂料应用基础 32学时 绪论 教学目的 通过本门课程的学习掌握胶粘剂与涂料的基本知识、 基本理论和基本原理,了解胶粘剂改性的基本内容和研 究发展概况,结合各种胶粘剂的特性,对胶接工艺及胶 粘剂提出相应的改进或改性方法;利用胶接基础理论知 识分析和解决胶接过程及胶接制品出现的胶接技术问题。 叶楚平,李陵岚等 张军营 邱建辉,张继源,生楚君主编 胶黏剂(adhesive): 又称粘合剂、粘接剂,简称胶。它是一种能够把 两种同类或不同类材料紧密地结合在一起的物质。 采用胶黏剂将各种材料或部件连接起来的技术 称为胶接技术。 胶黏剂是一类古老而又年轻的材料。 早在数千年前,人类的祖先就已经开始使用胶黏剂。 许多出土文物表明,5000年前我们祖先就会用粘土、淀 粉和香松等天然产物做胶黏剂;4000千多年前就会用生 漆做胶黏剂和涂料制造器具;3000年前的周朝已用动物 胶作木船的填缝密封胶。 两千年前的秦朝用糯米浆 与石灰作砂浆粘合长城的 基石,使万里长城成为中 华民族伟大文明的象征之 一。 秦俑博物馆中出土的大型彩绘铜车马的制造中,用了 磷酸盐无机胶黏剂。 公元前200年东汉时期用糯米浆糊制成棺木密封胶,配 以防腐剂,使马王堆古尸出土时肌肉及关节仍有弹性, 足见中国胶接技术之高超。 到上世纪初,合成酚醛树脂的发明,开创了胶黏剂的 现代发展史。目前,与三大合成高分子材料的产量比 较,胶黏剂只占第五位,但年增长速度则居第一位。 目前,胶黏剂的应用已渗入到国民经济中的各个部门, 成为工业生产中不可缺少的技术,在高技术领域中的 应用也十分广泛。如据报导:国外在生产一辆汽车中 要使用5~10kg胶黏剂;一架波音飞机的粘接面积达到 2400m2;一架宇航飞机需要粘接30000块陶瓷片。 内饰装配粘接: 顶棚,车门内护板, 地毯,挡风玻璃等。 汽车结构件粘接: 发动机中罩与前后 加强梁,通常用改 性环氧树脂胶黏剂 粘接使用的部件由 原来机内装饰、非 结构件、发展到结 构件、受力件,甚 至整个机体。 随着科学技术的发展,目前不同行业对胶黏剂及粘接 技术的要求越来越高。1997年世界胶黏剂总需求量为 1700万t,预测2010年将达2500万t。 我国目前已有1200多家企业,品种牌号3000多个,胶 黏剂生产能力300万t。其中产量最大的仍然是三醛胶 (酚醛、脲醛和三聚氰胺甲醛)和乳液型胶,二者分别 占总产量的45.2%和29.2%。 从市场应用看,建筑业用量最大,约占总胶量 51.8%,其次是纸包装业,约占总胶量的12.6%,第三 是制鞋业,约占9.0%。 木材胶黏剂用量日益扩大增多,全世界木材胶黏剂产 量占胶黏剂总产量的3/4,如美国约60%的合成胶黏剂 用于木材加工业,俄罗斯为79%,日本为75%,在我 国60%~70%的胶黏剂也用于木材加工业。 预计2010年我国合成胶黏剂的需求量将达到 480万-500万吨。2004年中国大陆胶黏剂产量 总计379万吨。 随着我国汽车、电子电器等行业的飞快发展,纳米材 料等新材料、新技术在胶黏剂工业中得到应用,今后 胶黏剂的性能将更加优异,应用范围将不断扩大。 1.胶黏剂组成 胶黏剂通常是由基料、固化剂、促进剂、填料、 增韧剂、稀释剂、偶联剂、稳定剂,防老剂、 增粘剂、增稠剂等配合而成。 基料又称粘料,是胶黏剂的主要成分。有天然 聚合物、合成聚合物及无机物三大类。 固化剂:是使液态基料通过化学反应,发生聚合、缩 聚或交联反应,转变成高分子量固体,使胶接接头具有 力学强度和稳定性的物质。不同的基料应选用固化快、 质量好、用量少的固化剂。 填料:是不参与反应的惰性物质,可提高胶接强度、 耐热性、尺寸稳定性并可降低成本。其品种很多,如石 棉粉、铝粉、云母、石英粉、碳酸钙、钛白粉、滑石粉 等。各有不同效果,根据要求选用。 增韧剂:能提高胶黏剂的柔韧性,降低脆性,改善抗 冲击性等。 稀释剂:降低胶黏剂的粘度,便于施工操作,有能参与 固化反应的活性稀释剂和惰性稀释剂两种。 偶联剂:具有能分别和被粘物及粘合剂反应成键的两种 基团,提高胶接强度。多为硅氧烷或聚对苯二甲酸酯 化合物。 稳定剂:为防止胶黏剂长期受热分解或贮存时性能变化 的成分。 2胶黏剂的特点 2.1耐温性 耐温性是无机胶黏剂的优良特性之一。无机高温胶黏 剂通常使用范围在1500~1750℃,而磷酸氧化铜胶黏 剂的耐温范围更广,可在180~1400℃范围内使用。 2.2粘接无破坏性 材料的连接主要有螺栓连接、铆接、焊接和粘接等, 使用螺栓连接等技术虽然可实现快速连接,但却因对 材料部件打空或局部加热而对材料有所破坏,并在使 用中不能避免应