胶黏剂与粘接技术原理答案.ppt

材料胶接技术;胶粘剂概述;组成;分类;分类;常见胶黏剂成分 ;;第一章 粘接理论基础; 为满足第一个条件，胶粘剂应能扩展到固体的表面，并取代存在于表面的空气或其他附着物。 固体表面都是高低不平的，抛光后接触面积不到总面积的1/100；液体可以完全浸润。胶粘剂与被粘物连续接触的过程叫润湿。 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。 获得良好润湿的条件是： a 液体的接触角应为0，或接近于0；（浸润热力学） b 粘度要低，即不得大于几毫帕·秒；（动力学） c 能驱除被粘物接头间所夹的空气和其他附着物。; 表面张力是分子间力的直接表现，是由于物体主体对表面层吸引的结果，表面分子能量状态高，物体有减少自身表面的??势。增加表面积即能量增加，也有了表面自由能。 存在的最普遍的分子间吸引力为Vander Waals力，它来源于几种不同的作用。 静电力（取向力），永久偶极之间，13-21kJ/mol； 诱导力，偶极在其他分子上引起的诱导偶极,6-13kJ/mol；色散力(London力)，偶极矩自由运动产生,0.8~8kJ/mol； 另外还有氢键，不超过40 kJ/mol。 共价键100-400 kJ/mol，离子键一般大于300 kJ/mol，金属键？。;表面张力;浸润的热力学;浸润的动力学;a胶粘剂的表面张力小于固体的临界表面张力 b胶粘剂黏度低 胶粘剂对固体表面的粘附功最大，或者界面能最低时，解到最好胶接强度。 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。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。 ;(1)机械互锁理论； (抛锚理论) (2)扩散理论； (3)电子理论（静电）； (4)吸附理论。 ; 胶粘剂渗透到被粘物表面的缝隙或凹凸之处，固化后在界面区产生了啮合力，其本质是摩擦力。 要求：a胶粘剂必须渗入被粘物表面的空隙内 b排除其界面上吸附的空气 在粘合多孔材料、纸张、织物等时，机构连接力是很重要的因素，但对某些坚实而光滑的表面，这种作用并不显著。从物理化学观点看，机械作用并不是产生粘接力的因素，而是增加粘接效果的一种方法。 缺点：不能解释平面 应用：表面粗糙 问题：胶粘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？;问题：胶粘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？;　　 两种聚合物在具有相容性的前提下，当它们相互紧密接触时，由于分子的布朗运动或链段的旋摆产生相互扩散现象。这种扩散作用是穿越胶粘剂、被粘物的界面交织进行的。扩散的结果导致界面的消失和过渡区的产生，由此形成粘接。 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，粘接体系借助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。 缺点：不能解释聚合物材料与金属、玻璃或其他硬体胶粘，因为聚合物很难向这类材料扩散。 应用：材料相容性好，溶剂溶胀，升温;　　当胶粘剂和被粘物体系是一种电子的接受体-供给体的组合形式时，电子会从供给体（电负性低如金属）转移到接受体（电负性高如聚合物），在界面区两侧形成了双电层，从而产生了静电引力。; 粘接力的主要来源是两材料接触时的分子间作用力，包括范德华力和氢键力。 经计算，理想平面距离1nm时，范德华力产生的吸引力9~90Mpa，距离0.3nm时，吸引力100Mpa。聚乙烯20 Mpa，尼龙66，80Mpa。Bikerman：“正常的粘接头在机械力作用下粘附破坏是不可能的”。 分子间作用力是提供粘接力的因素，但不是唯一因素。在某些特殊情况下，其他因素也能起主导作用。 缺点：理论与实际的差距，只有物理吸附，其他物理吸附比胶黏剂容易 要求：充分润湿，亲密接触;化学键形成理论 　化学键理论认为胶粘剂与被粘物之间除分子力间外，有时还有化学键产生：1）离子键 2）共价键 3）金属键 化学键的强度比范德化作用力高得多；化学键形成可以提高粘附强度，还可以克服脱附使胶接接头破坏的弊病。 但化学键的形成必须满足一定的量子化件，胶粘剂与被粘物之间的接触点不可能都形成化学键。单位粘附界面上化学键数要比分子间作用的数目少得多，因此粘附强度主要来自分子间的作用