第二章_粘接原理与粘接技术nullnull 粘 接 剂选修课主讲:赵 鑫
苏州科技学院多媒体课件第二章 粘接原理与粘接技术第二章 粘接原理与粘接技术 本章主要内容
§2.1 被粘物表面特征及表面要求
§2.2 润湿和粘接理论
§2.3 被粘物表面处理方法
§2.4 胶粘剂的固化
§2.5 粘接强度及其影响因素
§2.6 粘接接头的设计§2.1 被粘物表面特征及表面处理要求§2.1 被粘物表面特征及表面处理要求一.固体表面的形态特征
1、固体表面的粗糙性
2、固体表面的多孔性
3、固体表面的吸附性和复杂性
4、固体表面的缺陷...
nullnull 粘 接 剂选修课主讲:赵 鑫
苏州科技学院多媒体课件第二章 粘接原理与粘接技术第二章 粘接原理与粘接技术 本章主要
§2.1 被粘物
面特征及表面要求
§2.2 润湿和粘接理论
§2.3 被粘物表面处理
§2.4 胶粘剂的固化
§2.5 粘接强度及其影响因素
§2.6 粘接接头的
§2.1 被粘物表面特征及表面处理要求§2.1 被粘物表面特征及表面处理要求一.固体表面的形态特征
1、固体表面的粗糙性
2、固体表面的多孔性
3、固体表面的吸附性和复杂性
4、固体表面的缺陷性
§2.1 被粘物表面特征及表面处理要求§2.1 被粘物表面特征及表面处理要求二.被粘物表面的处理要求
1、净化被粘物表面——物理机械法
机械处理:
洗涤:
2、改变被粘物表面物理化学性质——化学法
金属的表面活化:
高分子材料的表面活化:
§2.2 润湿和粘接理论§2.2 润湿和粘接理论一、 润湿
液体在固体表面分子间力作用下的均匀铺展现象。
表示液体对固体的亲和性。
物质的表面张力:
通常金属、氧化物、无机物的表面张力较大,约为0.2-5N·m-1.
聚合物固体、有机物、胶粘剂、水等,表面张力较小,一半小于0.1N·m-1.
§2.2 润湿和粘接理论§2.2 润湿和粘接理论二、粘接力
粘接力:指粘接剂与被粘物表面之间的连接力。包括机械嵌合力、分子间力、和化学键力。
嵌合力:粘接剂润湿、渗透在材料的空隙中固化后因镶嵌形成的力。
分子间力:粘接剂与被粘物表面之间的吸引力。
化学键力:粘接剂与被粘物表面之间形成化学键。§2.2 润湿和粘接理论三、粘接力的种类及粘接理论
1.化学键键合力(共价键、配位键、离子键、金属键等)
● 如:● 基于化学键理论,通过化学键结合。键合力是粘接力中最强也最理想的一种力,但化学键力存在并不非常普遍。 §2.2 润湿和粘接理论§2.2 润湿和粘接理论§2.2 润湿和粘接理论2.分子间作用力(又称次价力)
● 基于吸附理论和扩散理论:
①界面上发生吸附作用而产生分子间力。
②分子或分子链的扩散而形成粘接力(自粘接作用)。
● 分子间作用力包括取向力,诱导力,色散力和氢键。
● 胶粘剂固化后这种次价力作用很大,而且普遍存在,是粘接力的重要组成部分 。 §2.2 润湿和粘接理论 §2.2 润湿和粘接理论3.机械作用力
●基于摩擦理论:对表面粗糙,多孔性材料的粘接,常可产生较大的机械作用力(摩擦力)而形成粘接。
●机械力对非极性多孔材料的粘接起决定性作用。
4.界面静电吸引力
●基于静电理论:具有供电子体与受电子体性质的两种物质相接触,可形成双电层而产生界面静电吸引力(较弱)。 §2.2 润湿和粘接理论 §2.2 润湿和粘接理论● 注意:以上几种力的产生是具有条件的,即力场的范围不超过1nm,作用力最强范围为0.3~ 0.5nm。故要求粘接点密度高,润湿好。
四、粘接过程的界面化学
1.形成良好粘接的先决条件:
①胶液与被粘材料表面可形成良好的润湿。
②粘合剂必须具有流动性以便充分接触和渗透;
③胶层有一定内聚强度,液态胶内聚强度接近0,必须固化形成粘接;
故良好粘接作用的形成:润湿是前提,流变、扩 散是重要过程,渗透是有益作用,成键是关键。 §2.2 润湿和粘接理论 §2.2 润湿和粘接理论2.表面现象基本原理:
● 液体在固体表面湿润达到热力学平衡时,存在下列关系: 显然: 越大, 越小,则θ角越小,越易湿润,既张力小的液体物质可很好的湿润表面张力大的物质,反之不行。如油水的铺展。 §2.2 润湿和粘接理论 §2.2 润湿和粘接理论 通常金属、玻璃、陶瓷、(木材)等无机物表面张力很大,容易被胶粘剂湿润,粘接容易。但当其表面被油污染后,表面张力变小,湿润变差,常使粘接失败,这就是涂胶前进行脱脂处理的原因。
§2.3 被粘物表面处理方法§2.3 被粘物表面处理方法一、表面清理
除杂、除污、脱漆等。
二、脱除油脂
1、溶剂除油:
常用溶剂:
丙酮、甲乙酮、汽油、无水乙醇;
四氯化碳、三氯乙烯、过氯乙烯等
2、碱液除油:
特点:主要用于动植物油的去除,但除矿物油效果差,常需配制碱液清洗剂。§2.3 被粘物表面处理方法§2.3 被粘物表面处理方法碱液除油清洗剂配方:
配方 钢铁 铜及其合金 铝及其合金
氢氧化钠:50-60g/L — —
碳酸钠: 50-60g/L 10-20g/L —
磷酸钠: 86-100g/L 10-20g/L 10-30g/L
硅酸钠: 10-15 g/L 25g/L 3-5g/L
OP乳化剂: — 2-3g/L 2-3g/L
处理条件:80℃/30min 70℃/30min 50℃/10min §2.3 被粘物表面处理方法§2.3 被粘物表面处理方法3、超声波除油
适合结构复杂的构件。
三、除锈
1、机械法:
2、化学法:
硫酸+缓蚀剂(硫脲、联苯胺、食盐等)
盐酸+缓蚀剂(六次甲基次胺、甲醛等)
§2.3 被粘物表面处理方法§2.3 被粘物表面处理方法四、表面化学处理
1、金属的表面活化或钝化
2、难粘材料的表面活化
PE/PP:
配方:重铬酸钾(5份)+ 浓硫酸(60份)+水(3份)
处理条件:60-70℃/10-20min
PTFE:
配方:
金属钠 (23g) + 精萘 (128g) + 四氢呋喃(1000ml)
处理条件:室温 ,1-5min。 §2.4 胶粘剂的固化 §2.4 胶粘剂的固化1.热熔胶的固化
● 冷却→固化→形成粘结
● 注意:(1)使用温度要低于热熔胶的Tg.
(2)要严格控制熔融温度(确保充分润湿)和凉置时间(速度:不能冷却太快而影响结晶,使F下降)
2.溶液型胶粘剂的固化
● 利用溶液的挥发固化.
● 注意:
1)挥发速度的控制
2)施工安全:防火灾,防中毒。 §2.4 胶粘剂的固化 §2.4 胶粘剂的固化3.乳液型胶粘剂的固化
● 利用水的吸除与挥发固化,类似于溶液型胶粘剂的固化。
● 注意:施胶时环境温度要高于其最低成膜温度。
4.反应型胶粘剂的固化
●利用加入固化剂、引发剂、催化剂或利用物理方法(如:光敏化、光热辐射)而使胶基料中的活性基团发生化学交链而固化。 §2.4 胶粘剂的固化 §2.4 胶粘剂的固化● 注意:
1)固化中防止出现凝胶化现象,凝胶化急剧放热,破坏胶层形成,使粘接失败。
出现凝胶化现象的原因:
a.固化剂过量,b.局部固化剂不均匀。
2)固化温度的控制:严格按设定固化温度进行,高温固化的胶种最好采用程序升温固化,防止溢流、分层(高温条件下固化,有挥发性小分子生成的胶种,要施压粘接固化;不产生小分子的胶种,仅施接触压力粘接固化)。 §2.4 胶粘剂的固化 §2.4 胶粘剂的固化3)固化剂用量要严格控制:一般按化学计量略过量(5%)。
4)固化速度的控制:
●使用混合固化剂,
●催化固化;
●使用氧化还原引发体系,降低固化温度,提 高固化速度。
§2.5 粘接强度及其影响因素§2.5 粘接强度及其影响因素● 粘接强度:单位粘接面承受的粘接力。
●粘接强度包括胶层的内聚强度和粘接强度及材料自身强度。
●粘接强度的大小与胶粘剂的组成、基料的结构与性质、被粘物的性质及粘接工艺有关。最终强度取决于三者中最弱者。
一.基料的物理力学性能
以非晶态线型高聚物为例讨论。 §2.5 粘接强度及其影响因素 §2.5 粘接强度及其影响因素1. 线型非晶态高聚物的物理状态图. 线型非晶态高聚物的形变温度曲线Tg—玻动化温度
Tf—粘流化温度 §2.5 粘接强度及其影响因素 §2.5 粘接强度及其影响因素● 上图直观地反映了基料在一定温度下所处的物理状态及其力学性能。
故选用胶粘剂基料时,要注意基料的物理状态应与胶粘剂的使用条件一致。
●例:通常胶粘剂基料在室温下或在使用温度范围应处于玻璃态:即Tg应高于室温或使用温度。
但对热熔胶,其Tg不能太高,否则施胶不方便。Tg太高的热熔胶可以加入增塑剂或调节分子量进行调整 §2.5 粘接强度及其影响因素 §2.5 粘接强度及其影响因素2.高分子材料的蠕变和应力松弛
1)蠕变:在外力作用下,高分子材料产生变形时,形变的建立需要一定的时间,而且在外力保持恒定时,形变会随时间的延长而增大。这种现象称为蠕变。
蠕变在Tg (玻璃转化区)附近最明显。在高弹态或T<
本文档为【第二章_粘接原理与粘接技术】,请使用软件OFFICE或WPS软件打开。作品中的文字与图均可以修改和编辑,
图片更改请在作品中右键图片并更换,文字修改请直接点击文字进行修改,也可以新增和删除文档中的内容。
[版权声明] 本站所有资料为用户分享产生,若发现您的权利被侵害,请联系客服邮件isharekefu@iask.cn,我们尽快处理。
本作品所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用。
网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽..)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。