胶粘剂粘接理论

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胶粘剂粘接理论

胶粘剂粘接理论

粘接理论1、机械理论机械理论认为,胶粘剂必须渗入被粘物表面的空隙内,并排除其界面上吸附的空气,才能产生粘接作用。

在粘接如泡沫塑料的多孔被粘物时,机械嵌定是重要因素。

胶粘剂粘接经表面打磨的致密材料效果要比表面光滑的致密材料好,这是因为(1)机械镶嵌;(2)形成清洁表面;(3)生成反应性表面;(4)表面积增加。

由于打磨确使表面变得比较粗糙,可以认为表面层物理和化学性质发生了改变,从而提高了粘接强度。

2、吸附理论吸附理论认为,粘接是由两材料间分子接触和界面力产生所引起的。

粘接力的主要来源是分子间作用力包括氢键力和范德华力。

胶粘剂与被粘物连续接触的过程叫润湿,要使胶粘剂润湿固体表面,胶粘剂的表面张力应小于固体的临界表面张力,胶粘剂浸入固体表面的凹陷与空隙就形成良好润湿。

如果胶粘剂在表面的凹处被架空,便减少了胶粘剂与被粘物的实际接触面积,从而降低了接头的粘接强度。

许多合成胶粘剂都容易润湿金属被粘物,而多数固体被粘物的表面张力都小于胶粘剂的表面张力。

实际上获得良好润湿的条件是胶粘剂比被粘物的表面张力低,这就是环氧树脂胶粘剂对金属粘接极好的原因,而对于未经处理的聚合物,如聚乙烯、聚丙烯和氟塑料很难粘接。

通过润湿使胶粘剂与被粘物紧密接触,主要是靠分子间作用力产生永久的粘接。

在粘附力和内聚力中所包含的化学键有四种类型(1)离子键(2)共价键(3)金属键(4)范德华力3、扩散理论扩散理论认为,粘接是通过胶粘剂与被粘物界面上分子扩散产生的。

当胶粘剂和被粘物都是具有能够运动的长链大分子聚合物时,扩散理论基本是适用的。

热塑性塑料的溶剂粘接和热焊接可以认为是分子扩散的结果。

4、静电理论由于在胶粘剂与被粘物界面上形成双电层而产生了静电引力,即相互分离的阻力。

当胶粘剂从被粘物上剥离时有明显的电荷存在,则是对该理论有力的证实。

5、弱边界层理论弱边界层理论认为,当粘接破坏被认为是界面破坏时,实际上往往是内聚破坏或弱边界层破坏。

弱边界层来自胶粘剂、被粘物、环境,或三者之间任意组合。

粘胶剂的基本理论

粘胶剂的基本理论

东莞星宇材料粘胶剂的基本理论聚合物之间,聚合物与非金属或金属之间,金属与金属和金属与非金属之间的胶接等都存在聚合物基料与不同材料之间界面胶接问题。

粘接是不同材料界面间接触后相互作用的结果。

因此,界面层的作用是胶粘科学中研究的基本问题。

诸如被粘物与粘料的界面张力、表面自由能、官能基团性质、界面间反应等都影响胶接。

胶接是综合性强,影响因素复杂的一类技术,而现有的胶接理论都是从某一方面出发来阐述其原理,所以至今全面唯一的理论是没有的。

一、吸附理论人们把固体对胶粘剂的吸附看成是胶接主要原因的理论,称为胶接的吸附理论。

理论认为:粘接力的主要来源是粘接体系的分子作用力,即范德化引力和氢键力。

胶粘与被粘物表面的粘接力与吸附力具有某种相同的性质。

胶粘剂分子与被粘物表面分子的作用过程有两个过程:第一阶段是液体胶粘剂分子借助于布朗运动向被粘物表面扩散,使两界面的极性基团或链节相互靠近,在此过程中,升温、施加接触压力和降低胶粘剂粘度等都有利于布朗运动的加强。

第二阶段是吸附力的产生。

当胶粘剂与被粘物分子间的距离达到10-5?时,界面分子之间便产生相互吸引力,使分子间的距离进一步缩短到处于最大稳定状态。

根据计算,由于范德华力的作用,当两个理想的平面相距为10?时,它们之间的引力强度可达10-1000MPa;当距离为3-4?时,可达100-1000MPa。

这个数值远远超过现代最好的结构胶粘剂所能达到的强度。

因此,有人认为只要当两个物体接触很好时,即胶粘剂对粘接界面充分润湿,达到理想状态的情况下,仅色散力的作用,就足以产生很高的胶接强度。

可是实际胶接强度与理论计算相差很大,这是因为固体的力学强度是一种力学性质,而不是分子性质,其大小取决于材料的每一个局部性质,而不等于分子作用力的总和。

计算值是假定两个理想平面紧密接触,并保证界面层上各对分子间的作用同时遭到破坏时,也就不可能有保证各对分子之间的作用力同时发生。

胶粘剂的极性太高,有时候会严重妨碍湿润过程的进行而降低粘接力。

3m胶粘接要求

3m胶粘接要求

3m胶粘接要求3M胶粘接是指使用3M公司生产的胶粘剂进行粘接的一种技术。

胶粘接是一种常见的连接和修复材料的方法,适用于多种材料和应用场景。

3M胶粘剂具有优异的粘接性能和耐久性,能够提供稳定、可靠的连接。

下面是与3M胶粘接相关的参考内容:1. 胶粘原理:3M胶粘剂的粘接原理是通过分子间相互作用力实现的。

在粘接过程中,胶粘剂中的分子与被粘接材料表面的分子发生相互作用,形成牢固的连接。

常见的相互作用力包括分子之间的静电力、范德华力、亲和力等。

2. 选择合适的3M胶粘剂:在进行3M胶粘接时,选择合适的胶粘剂非常重要。

不同的胶粘剂适用于不同的材料和应用场景。

一般来说,需要考虑的因素包括粘接材料的种类、表面性质、温度和湿度条件等。

对于特殊的材料,如金属、塑料、橡胶等,还需要考虑其表面处理的方式。

3. 表面处理:在进行3M胶粘接之前,通常需要对粘接材料的表面进行处理,以提高胶粘接的效果。

常见的表面处理方法包括去油、去污、打磨、酸洗等。

通过表面处理,可以去除材料表面的污垢和氧化层,增加胶粘剂与材料之间的接触面积,提高粘接强度。

4. 温度和湿度控制:温度和湿度对3M胶粘接的效果有重要影响。

一般来说,胶粘剂的粘接性能会随着温度的升高而增强,而湿度过高则可能导致胶粘剂失去粘接能力。

所以,在进行3M胶粘接时,需要在适宜的温度和湿度条件下进行,以确保粘接效果。

5. 加压时间和压力:在进行3M胶粘接时,需要施加适当的压力,并保持一定时间,以达到最佳的粘接效果。

压力有助于胶粘剂与被粘接材料之间的紧密接触,提高粘接强度。

加压时间一般根据胶粘剂的要求和具体应用而定。

6. 质量控制:3M胶粘接完成后,需要进行质量控制。

常见的质量控制方法包括检查粘接剂的外观、粘接强度测试、耐热性和耐候性测试等。

通过质量控制,可以确保胶粘接的质量和可靠性。

7. 应用领域:3M胶粘接广泛应用于汽车制造、电子设备、建筑材料、航空航天和医疗器械等领域。

胶粘接技术在这些领域中起到了重要的连接和修复作用,能够提高产品的性能和可靠性。

胶粘剂粘接原理

胶粘剂粘接原理

粘接原理1、机械理论认为,胶粘剂必须渗入被粘物表面的空隙内,并排除其界面上吸附的空气,才能产生粘接作用。

在粘接如泡沫塑料的多孔被粘物时,机械嵌定是重要因素。

胶粘剂粘接经表面打磨的致密材料效果要比表面光滑的致密材料好,这是因为(1)机械镶嵌;(2)形成清洁表面;(3)生成反应性表面;(4)表面积增加。

由于打磨确使表面变得比较粗糙,可以认为表面层物理和化学性质发生了改变,从而提高了粘接强度。

2、吸附理论认为,粘接是由两材料间分子接触和界面力产生所引起的。

粘接力的主要来源是分子间作用力包括氢键力和范德华力。

胶粘剂与被粘物连续接触的过程叫润湿,要使胶粘剂润湿固体表面,胶粘剂的表面张力应小于固体的临界表面张力,胶粘剂浸入固体表面的凹陷与空隙就形成良好润湿(γSV=γSL+γLVcosθ。

γSV,γSL,γLV各代表了固气接触,固液接触和液气接触。

θ为0º表示完全浸润)。

如果胶粘剂在表面的凹处被架空,便减少了胶粘剂与被粘物的实际接触面积,从而降低了接头的粘接强度。

许多合成胶粘剂都容易润湿金属被粘物,而多数固体被粘物的表面张力都小于胶粘剂的表面张力。

实际上获得良好润湿的条件是胶粘剂比被粘物的表面张力低(即γ氟塑料很难粘接。

通过润湿使胶粘剂与被粘物紧密接触,主要是靠分子间作用力产生永久的粘接。

在粘附力和内聚力中所包含的化学键有四种类型:1)离子键2)共价键3)金属键4)xx力3、扩散理论认为,粘接是通过胶粘剂与被粘物界面上分子扩散产生的。

当胶粘剂和被粘物都是具有能够运动的长链大分子聚合物时,扩散理论基本是适用的。

热塑性塑料的溶剂粘接和热焊接可以认为是分子扩散的结果。

4、静电理论由于在胶粘剂与被粘物界面上形成双电层而产生了静电引力,即相互分离的阻力。

当胶粘剂从被粘物上剥离时有明显的电荷存在,则是对该理论有力的证实。

5、弱边界层理论认为,当粘接破坏被认为是界面破坏时,实际上往往是内聚破坏或弱边界层破坏。

弱边界层来自胶粘剂、被粘物、环境,或三者之间任意组合。

常见的胶黏剂及其粘结机理

常见的胶黏剂及其粘结机理

一、胶黏剂的定义:通过界面的黏附和内聚等作用,能使两种或两种以上的制件或材料连接在一起的天然的或合成的、有机的或无机的一类物质,统称为胶黏剂,又叫黏合剂,习惯上简称为胶。

简而言之,胶黏剂就是通过黏合作用,能使被黏物结合在一起的物质。

二、胶黏剂的分类:胶黏剂的分类方法很多,按应用方法可分为热固型、热熔型、室温固化型、压敏型等;按应用对象分为结构型、非构型或特种胶;按形态可分为水溶型、水乳型、溶剂型以及各种固态型等;从胶黏剂的应用领域来分,则胶黏剂主要分为土木建筑、纸张与植物、汽车、飞机和船舶、电子和电气以及医疗卫生用胶黏剂等种类。

所以用途不同的胶黏剂的作用机理也是大不一样的,下面就各种材料:木材、玻璃、金属、纸张和塑料的粘结机理做以简单的介绍。

三、六大胶粘理论聚合物之间,聚合物与非金属或金属之间,金属与金属和金属与非金属之间的胶接等都存在聚合物基料与不同材料之间界面胶接问题。

粘接是不同材料界面间接触后相互作用的结果。

因此,界面层的作用是胶粘科学中研究的基本问题。

诸如被粘物与粘料的界面张力、表面自由能、官能基团性质、界面间反应等都影响胶接。

胶接是综合性强,影响因素复杂的一类技术,而现有的胶接理论都是从某一方面出发来阐述其原理,所以至今全面唯一的理论是没有的。

1、吸附理论:人们把固体对胶黏剂的吸附看成是胶接主要原因的理论,称为胶接的吸附理论。

理论认为:粘接力的主要来源是粘接体系的分子作用力,即范德化引力和氢键力。

胶粘与被粘物表面的粘接力与吸附力具有某种相同的性质。

胶黏剂分子与被粘物表面分子的作用过程有两个过程:第一阶段是液体胶黏剂分子借助于布朗运动向被粘物表面扩散,使两界面的极性基团或链节相互靠近,在此过程中,升温、施加接触压力和降低胶黏剂粘度等都有利于布朗运动的加强。

第二阶段是吸附力的产生。

当胶黏剂与被粘物分子间的距离达到10-5Å时,界面分子之间便产生相互吸引力,使分子间的距离进一步缩短到处于最大稳定状态。

胶粘剂粘接机理同 (最全版)PTT文档

胶粘剂粘接机理同 (最全版)PTT文档
静电理论认为,在胶黏剂与被粘物界面上形成双电层,产生了静电引力,有较强的粘合作用,当胶黏剂从被粘物上剥离时明显有电荷
存在,这就是物对的该理表论有面力张的证力据.都确小凿 于胶黏剂的表面张力,这就是为什么环氧树脂胶黏 吸胶附黏理 剂论润认湿为固剂,体对粘表接面金是,由胶属两黏粘材剂料的接界表面面性间张能分力子应优接小触于良和固,界体面的而力临产界对生表于的面,张未粘力接.经力处的主理要来的源聚是分合子间物作很用力难,包粘括接氢键的力和原范因德华.力,要使
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粘接机理四;静电理论
静电理论认为,在胶黏剂与被粘物界面上形成双电层,产生了
静电引力,有较强的粘合作用,当胶黏剂从被粘物上剥离时明显有电
荷存在,这就是对该理论有力的证据.确凿
粘接机理五;弱边界层理论
弱边界层理论认为,当粘接在界面发生破坏时,实际上是内聚
破坏或弱边界破坏,弱边界层来自胶黏剂,被粘物,环境或三者的任
学性质发生了改变,因此粘接强度提高.
湿润使胶黏剂与被粘物紧密接触,靠分子间作用力产生永久的粘接,在粘附力和内聚力中所包含的化学键有四种类型,离子键 共价 键 金属键 范德华力.
大多数有机胶黏剂都容易湿润金属被粘物,获得良好湿润的条件是胶黏剂的表面张力比被粘物的表面张里低,但实际上许多固体被粘 物的表面张力都小于胶黏剂的表面张力,这就是为什么环氧树脂胶黏剂对金属粘接性能优良,而对键 范德华力.
机械理论认为,胶粘剂必须滲入被粘物表面空隙内,并排除其界面上吸附的空气,才能产生粘接作用,在粘接泡沫塑料等多孔性被粘 物时,机械嵌定是重要因素,胶黏剂粘接经表面打磨的材料效果要比表面光滑的材料好,这是因为机械镶嵌,形成清洁表面,生成反 应表面,表面积增加,由于打磨使表面变得比较粗糙,表面层物理和化学性质发生了改变,因此粘接强度提高. 氯丁橡胶是由2-氯丁二烯-1,3乳液聚合而成,有顺式反式之分,因而有不同的结晶速率,其分子链中含有氯原子,因而具有极性其物理 机械性能同天然橡胶相似,具有很高的的抗张强度和伸长率,它的耐老化,耐热,耐油及耐化学腐蚀性较好.

第3章 胶粘剂

第3章   胶粘剂
桥,跨度38M
用环氧树脂胶粘接的混凝土预制件建造的澳大利亚悉尼歌剧院
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一、胶粘剂的分类
1、按化学结构分类
皮胶
骨胶
2、按用途分类
(1)结构胶粘剂:用于受力结构件胶接,并能长 期承受较大动、静负荷的胶粘剂。
(2)非结构胶粘剂:适用于非受力结构件胶接。
(3)特种胶粘剂:某些特殊场合应用的胶粘剂,用 以提供独特的性能,如导电、导磁胶粘剂及医用胶
物理固化 例如溶剂挥发、乳液凝聚、熔融体冷却 化学固化 使胶粘剂分子交联成体型结构的固体而固化 辐射固化
3.2 聚醋酸乙烯酯胶粘剂
聚醋酸乙烯酯是醋酸乙烯的聚合物。
ห้องสมุดไป่ตู้特性:
通过自由基反应机理进行聚合,引发剂为:有机过 氧化物(过氧化苯甲酰)或无机过酸盐(如过硫 酸钾、过硫酸铵); 聚合方法有:本体聚合、溶液聚合和乳液聚合,乳 液聚合产量最大;聚醋酸乙烯无臭、无味、无毒; 聚醋酸乙烯可以配制成乳液胶粘剂、溶液胶粘剂、 热熔胶粘剂及醋酸乙烯共聚物胶粘剂。
交联密度比较高,能耐较高的温度,耐热性和耐介质性优于环 氧树脂粘合剂。
3.6 聚氨酯胶粘剂


以多异氰酸酯和聚氨基甲酸酯为主体的胶粘剂通称为聚 氨酯胶粘剂。 聚氨酯指具有氨基甲酸酯链的聚合物,一般由多异氰酸 酯与含羟基化合物或多元醇反应制得。
常用的多异氰酸酯有甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯甲烷4,4′-二异氰酸酯(MDI)、六亚甲基-1,6-二异氰酸酯(HDI)等。 常用的含羟基化合物有端羟基聚酯(如聚己二酸乙二醇酯、 聚己二酸1,4一丁二醇酯等)、端羟基聚醚等。
3.3 环氧树脂胶粘剂
环氧树脂胶粘剂是以环氧树脂为基材,另加固化剂、 增韧剂、稀释剂和填充剂等组成。

胶粘剂粘接机理 双电层 粘附功

胶粘剂粘接机理 双电层 粘附功

胶粘剂粘接机理一、双电层1.1 双电层的定义双电层是指在电解质溶液与带电表面之间形成的一层电荷分离、电位差分布的区域。

它由内部的紧贴电荷表面的带电层和外部的与之相对应的扩散层组成。

1.2 双电层的形成当固体表面与溶液接触时,固体表面上的电子会与溶液中的阳离子结合,形成带负电的固体表面。

同时,溶液中的阴阳离子会向固体表面靠近,形成电荷分离,形成带正电的溶液接口。

1.3 双电层的结构双电层具有两层结构,内层为紧贴固体表面的带电层,外层为扩散层。

带电层中的电势呈貌一般是负电荷,而扩散层的电势则逐渐趋于零。

二、粘附功2.1 粘附功的定义粘附功是指使粘附剂与固体表面结合所需的功。

在胶粘剂粘接中,粘附功是决定粘接强度的重要因素。

2.2 粘附功的计算粘附功可以通过下式计算得出: [ G_{} = {} - {} - {} ] 其中,[ {} ] 为固体-液体界面的表面自由能,[ {} ] 为固体-固体界面的表面自由能,[ {} ] 为液体-液体界面的表面自由能。

2.3 影响粘附功的因素1.表面能:粘附功与固体表面的表面能密切相关,表面能越大,粘附功越小,粘接强度越大。

2.温度:一般来说,在一定温度范围内,粘附功随温度的升高而降低,因为温度升高会使分子运动加剧,有利于粘附剂分子更好地渗透到固体表面。

3.湿度:湿度对粘附功的影响与表面能有关。

对于亲水性固体,湿度的增加会使粘附功增大;而对于疏水性固体,增加湿度会使粘附功减小。

2.4 粘附功与胶粘剂选择粘附功的大小决定了粘接强度的大小,因此在胶粘剂的选择中应考虑粘附功的因素。

一般来说,粘附功越大的胶粘剂,其粘接强度越大。

三、胶粘剂的粘接机理3.1 物理吸附物理吸附是由于分子间的范德华力与静电力吸引而形成的吸附力。

在胶粘剂的粘接过程中,物理吸附是起主要作用的一种吸附力。

3.2 化学反应胶粘剂与固体表面之间也可能发生化学反应,形成共价键连接。

这种化学反应的强度远大于物理吸附,能够显著提高粘接强度。

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粘接理论1、机械理论机械理论认为,胶粘剂必须渗入被粘物表面的空隙内,并排除其界面上吸附的空气,才能产生粘接作用。

在粘接如泡沫塑料的多孔被粘物时,机械嵌定是重要因素。

胶粘剂粘接经表面打磨的致密材料效果要比表面光滑的致密材料好,这是因为(1)机械镶嵌;(2)形成清洁表面;(3)生成反应性表面;(4)表面积增加。

由于打磨确使表面变得比较粗糙,可以认为表面层物理和化学性质发生了改变,从而提高了粘接强度。

2、吸附理论吸附理论认为,粘接是由两材料间分子接触和界面力产生所引起的。

粘接力的主要来源是分子间作用力包括氢键力和范德华力。

胶粘剂与被粘物连续接触的过程叫润湿,要使胶粘剂润湿固体表面,胶粘剂的表面张力应小于固体的临界表面张力,胶粘剂浸入固体表面的凹陷与空隙就形成良好润湿。

如果胶粘剂在表面的凹处被架空,便减少了胶粘剂与被粘物的实际接触面积,从而降低了接头的粘接强度。

许多合成胶粘剂都容易润湿金属被粘物,而多数固体被粘物的表面张力都小于胶粘剂的表面张力。

实际上获得良好润湿的条件是胶粘剂比被粘物的表面张力低,这就是环氧树脂胶粘剂对金属粘接极好的原因,而对于未经处理的聚合物,如聚乙烯、聚丙烯和氟塑料很难粘接。

通过润湿使胶粘剂与被粘物紧密接触,主要是靠分子间作用力产生永久的粘接。

在粘附力和内聚力中所包含的化学键有四种类型(1)离子键(2)共价键(3)金属键(4)范德华力3、扩散理论扩散理论认为,粘接是通过胶粘剂与被粘物界面上分子扩散产生的。

当胶粘剂和被粘物都是具有能够运动的长链大分子聚合物时,扩散理论基本是适用的。

热塑性塑料的溶剂粘接和热焊接可以认为是分子扩散的结果。

4、静电理论由于在胶粘剂与被粘物界面上形成双电层而产生了静电引力,即相互分离的阻力。

当胶粘剂从被粘物上剥离时有明显的电荷存在,则是对该理论有力的证实。

5、弱边界层理论弱边界层理论认为,当粘接破坏被认为是界面破坏时,实际上往往是内聚破坏或弱边界层破坏。

弱边界层来自胶粘剂、被粘物、环境,或三者之间任意组合。

如果杂质集中在粘接界面附近,并与被粘物结合不牢,在胶粘剂和被粘物内部都可出现弱边界层。

当发生破坏时,尽管多数发生在胶粘剂和被粘物界面,但实际上是弱边界层的破坏。

聚乙烯与金属氧化物的粘接便是弱边界层效应的实例,聚乙烯含有强度低的含氧杂质或低分子物,使其界面存在弱边界层所承受的破坏应力很少。

如果采用表面处理方法除去低分子物或含氧杂质,则粘接强度获得很大的提高,事实业已证明,界面上确存在弱边界层,,致使粘接强度降低。

影响粘接性能的环境因素粘接接头必须承受外力的作用,也要经受使用环境因素的考验,如温度、湿度、化学介质、户外气候等都会影响粘接强度。

胶粘剂如果在恶劣环境下使用,应该做环境的模拟试验,ASTM标准环境试验方法有:ASTM D896;ASTM D2295;ASTM D1151;ASTM D2557;ASTM D1828;ASTM D4299;ASTM D1829;ASTM D4300。

胶粘剂在两种曝露条件下的老化实验有:(1)典型的实验室加速老化;(2)典型的大气老化。

有人认为工加速老化试验能排列胶粘剂的耐水性和环境对内聚强度影响的顺序。

然而,通常的户外大气老化试验是以金属界面耐腐蚀能力排列胶粘剂顺序的[3]。

1.高温所有曝露于高温环境下的聚合物,都会发生某种程度的降解,经高温试验后,力学性能降低。

在热老化时,力学性能也有降低。

最新研制的一些聚合物胶粘剂,能耐260--310°C的高温。

对于耐高温的胶粘剂来说,熔点或软化点一定要高,且应抗氧化。

热塑性胶粘剂室温下能获得良好的粘接效果,然而,一旦使用温度达到胶粘剂的玻璃化温度,就会造成胶层变形,使内聚合强度降低。

热固性胶粘剂没有熔点,由大分子高度交联的网络构成,多数都适合在高温下使用。

热固化的关键问题是因热氧化和高温分解引起的强度降低速率[1]。

耐高温胶粘剂通常具有刚性的高分子结构,很高的软化温度和稳定的化学基团。

这些都给粘接工艺带来困难。

故只有为数不多的热固性胶粘剂能在177°C高温下长期使用[1]。

1.1 环氧树脂类环氧树脂胶粘剂一般仅适用于121°C以下的温度,有些能在260°C下短期工作,有的可在149--260°C下长期使用。

这些胶粘剂是在其中加入热稳定性的环氧树脂或高温固化剂,专门为高温环境配制的。

耐高温的环氧树脂是酚醛环氧树脂,由于兼具了酚醛树脂优良的热稳定性与环氧树脂良好的粘附性,而使胶粘剂能在371°C下短期工作,在177°C下连续使用[1]。

酸酐固化剂要比其他环氧固化剂使未改性环氧树脂胶粘剂有更好的高温稳定性,例如苯酐、均苯四甲酸酐和氯茵酸酐会使环氧胶有较大的交联度,因而短期可耐高温232°C,但承受长期热疲劳却只能耐149°C[1]。

环氧树脂胶粘剂的优点是固化温度低,固化时无挥发物放出,价格低廉,配方多样,用途广泛,耐高温的胶粘剂虽然无上述优点,但却有益于改善耐热性能。

1.2 改性酚醛类(1)丁腈—酚醛在一般的改性类酚醛胶粘剂中,丁腈—酚醛具有最好的耐高温性能,在121--177°C时有较高的剪切强度,高温老化时的强度保留率很高。

丁腈—酚醛胶粘剂的韧性很好,剥离强度很高,这种胶粘剂可制成胶液和有载体或载代表的胶膜使用。

(2)环氧—酚醛这类胶粘剂大部分用于军事上,设计使用温度为149--260°C,但环氧—酚醛和丁腈—酚醛类胶粘剂都不能于177°C下固化,因为会放出气体而发泡,故推荐在93°C下固化24h.。

1.3 聚砜这是一种高温热熔的热塑性塑料,已被用作胶粘剂。

聚砜能与金属粘合,软化点高,热稳定性好,热变形温度为174°C,二级玻璃化转变温度193°C,弯曲模量在较宽的温度范围内不变。

聚砜胶粘剂以干颗粒状供应,粘接金属—金属的接头有很高的剥离强度和剪切强度。

在高达193°C时聚砜保持着结构的完整性,在149°C 时其强度保留率为室温剪切强度的60%以上,并有相当时间,只要能产生足够的热量充分浸润被粘物即可。

聚砜热熔胶粘接包层铝合金、不锈钢和冷轧钢的效果很好。

在粘接之前,必须进行认真的表面处理,这很重要。

对于不涂底胶的铝材,需要371°C才能使聚砜完全流动浸润被粘物,在此温度下加压(0.6Mpa)5min,接头的拉伸剪切强度高于20.7Mpa。

在371°C用聚砜粘接不锈钢也能获得良好的粘接效果,剪切强度高于27.6Mpa。

粘接碳钢和铝时,先用5—10%的聚砜溶液,以喷涂或流涂方法底涂,再于260°C下烘烤10min后,将涂有底胶的两金属面压紧1min,会获得令人满意的粘接效果[6]。

聚砜热胶粘剂粘接包层铝合金(0.005—0.076mm)温度对拉伸剪切强度的影响1.4 有机硅有机硅胶粘剂具有优良的热稳定性,但强度较低,主要用于非机构型粘接,如高温压敏胶带。

有人试图将有机硅加入到其他胶粘剂中如环氧和酚醛,却因固化时间较长,强度较低,而限制了应用[1]。

有机硅胶粘剂/密封剂连续工作的最高温度为260°C,间断工作可达316°C,这与所用的胶粘剂类型有关。

1.5 芳杂环聚合物聚芳酯、聚酰苯并咪唑、聚喹恶啉比任何常用的胶粘剂都有更高的耐热性,分子链的刚性减少了因热变化引起化学链断裂的可能性,芳杂环的结构使键离解能提高。

(1)聚酰亚胺聚酰亚胺胶粘剂短期曝露于538°C高温时的强度保留率比环氧—酚醛略高,然而在温度高于260°C时,聚酰亚胺胶粘剂的热疲劳是其他常规胶粘剂无与伦比的。

聚酰亚胺胶粘剂通常是以玻璃纤维增强的胶膜供应,贮存期有限。

为了获得最佳的粘接效果,必须在260--316°C温度、0.10—1.4Mpa压力下固化90min。

在固化过程中,高沸点挥发物释放引起胶层多孔。

由于聚酰亚胺固有的刚性,致使剥离强度较低。

(2)聚苯并咪唑(PBI)这类胶粘剂高温短期工作性能最佳,但氧化很快,因此不要在高于232°C下连续工作。

聚苯并咪唑胶粘剂要求在316°C下固化,由于固化时放出挥发物(苯酚和水),导致大面积粘接的多孔性。

这类胶粘剂尽管工艺上很困难,还是能获得良好的粘接强度。

聚苯并咪唑胶粘剂常以玻璃纤维增强的胶膜供应,价格昂贵。

由于需要在高温下较长的固化时间,因而限制了它的应用。

近20年来,基本上没有报道聚苯并咪唑新的胶粘剂研究工作。

(3)聚喹恶啉(PQ)聚喹恶啉为非晶态聚合物,能溶于间甲酚类溶剂,固含量20%的胶液均可使载体浸润。

以非晶体态硼填充的PQ在371°C和538°C能得到高的粘接强度。

由硼酸填充的PQ胶膜(玻璃纤维载体)粘接不锈钢,在1.4Mpa压力下分别在344°C 、426°C 和455°C下各恒温1h。

所测得的拉伸剪切强度371°C时为17.8Mpa,538°C时为9.3Mpa。

P Q还没有商品供应,故限制了它的发展。

(4)聚苯基喹恶啉(PPQ)PPQ有更好的溶解性、加工性和热氧化稳定性。

粘接钛可在232°C下长期使用,8000h后拉伸剪切强度为23.5Mpa。

PPQ是很好的高温结构胶粘剂,可惜,目前也没有商品供应。

2.低温和深冷当温度从室温降至-253°C时,剪切强度超过6.89Mpa的胶粘剂定义为超低温胶粘剂。

带有深冷液体燃料的宇宙飞船,穿过外层空间重新返回地球大气层时,其速度大于3马赫,胶粘剂经受的温度从-253°C升到816°C。

超低温胶粘剂主要用于金属和非金属与其外部绝缘体的粘接,也可作为密封剂使用,多数翼型结构的油箱和耐压型舱壁都是用胶粘剂密封的。

室温硫化(RTV)苯基硅橡胶,被确认为能在超低温下使用的密封剂和胶粘剂。

实践表明,RTV硅橡胶在高温(316°C)短期工作是很有用途的,较好的超低温胶粘剂才能耐受如此高温。

超低温条件下的接头存在许多问题都是接头内产生应力集中和应力梯度的结果,接头应力集中的因素很多,而超低温又加剧了应力集中,引起应力集中的主要原因是:(1)胶粘剂与被粘物的热膨胀系数不同;(2)固化时胶粘剂的体积收缩;(3)胶接时包住或放出气体;(4)胶粘剂与被粘物的弹性模量和剪切强度的差异;(5)粘接施加压力卸除后,被粘物保留的残余应力;(6)胶粘剂或被粘物的非弹性;(7)胶粘剂或被粘物的塑性;在室温下低模量的胶粘剂容易变形,因而能减缓应力集中,但在超低温时,弹性模量大到某一值后,胶粘剂不能再有效地减缓应力集中(弹性模量一般随温度降低而增加)。

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