1、第二章第二章 胶接基础胶接基础第二章 胶接基础第二章第二章 胶接基础胶接基础本章主要内容本章主要内容v胶接的各种理论（胶接的各种理论（机械、物理、化学、扩散、静电机械、物理、化学、扩散、静电）v胶接界面化学胶接界面化学v影响胶接强度的因素影响胶接强度的因素v胶接流变学与胶接破坏胶接流变学与胶接破坏v胶黏剂的基本条件胶黏剂的基本条件v木材胶黏剂的选择木材胶黏剂的选择第二章第二章 胶接基础胶接基础2.1 2.1 胶接的各种理论胶接的各种理论v1）机械胶接理论）机械胶接理论(Mechanical Entanglement/Interlocking Theory)v 液状胶黏剂渗到物体表面的凹凸不平处
2、，或在毛细管张力的作用下，从表面敞开的管孔渗到细胞腔内，随着胶黏剂的固化或硬化，在其中形成许多小钩子或胶钉，把被胶接的物体连接起来。这种通过机械的方式对产生胶接力的一种解释理论称之为 适用于多孔性材料适用于多孔性材料1 1 胶黏剂必须是液体或加热能变成液体；胶黏剂必须是液体或加热能变成液体；2 2 胶黏剂要有足够的固体含量胶黏剂要有足够的固体含量v局限性：不能解释许多胶接现象第二章第二章 胶接基础胶接基础v2）吸附胶接理论（）吸附胶接理论（Adsorption/Specific Adhesion Theory）v 胶黏剂与被胶接材料间通过胶黏剂与被胶接材料间通过物理吸附物理吸附而连接起来的理论
3、而连接起来的理论v物理吸附：分子间力的吸附，即范德华力场作用的结果物理吸附：分子间力的吸附，即范德华力场作用的结果胶黏剂与被胶接材料间牢固结合的普遍性原因v胶黏剂分子与被胶接材料表面分子的相互作用有两个阶段：胶黏剂分子与被胶接材料表面分子的相互作用有两个阶段：va.a.表面扩散；表面扩散；vb.b.吸附力的产生，分子间距吸附力的产生，分子间距 5 51010-10-10m m第二章第二章 胶接基础胶接基础偶极力偶极力：极性分子间的引力，即偶极矩间的相互作用力。式中：偶极矩R距离；T绝对温度K波尔兹曼常数KTRuuEk622213221,uu诱导偶极力诱导偶极力：由于受到极性分子电场的作用而产生
4、的。式中：分子极化率；偶极矩（永久，诱导）6222211RuauaED21,aa21,uu色散力色散力：非极性分子间的作用力。式中：分子电离能621212123RaaIIIIEL21,II互相抵消互相抵消在范氏力中在范氏力中起主要作用起主要作用范德华力范德华力第二章第二章 胶接基础胶接基础v结论结论v 胶黏剂与被胶接材料表面间的距离是产生胶接力的必要条件胶黏剂与被胶接材料表面间的距离是产生胶接力的必要条件v 只要胶黏剂在固化或硬化前完全湿润被胶接材料的表面，分只要胶黏剂在固化或硬化前完全湿润被胶接材料的表面，分子间的作用力就足以产生很高的胶接强度。子间的作用力就足以产生很高的胶接强度。v局限性
5、局限性v 胶黏剂充分湿润被胶接材料的表面是产生高胶接强度的胶黏剂充分湿润被胶接材料的表面是产生高胶接强度的必要必要不充分条件不充分条件v 根据范德华力的大小计算出的理论胶接强度与实际相差很大根据范德华力的大小计算出的理论胶接强度与实际相差很大第二章第二章 胶接基础胶接基础v 理论缺陷理论缺陷v 把胶接作用主要归功于分子间的作用力（弱力），不能圆满把胶接作用主要归功于分子间的作用力（弱力），不能圆满解释胶黏剂与被胶接物之间的胶接力大于胶黏剂本身的强度解释胶黏剂与被胶接物之间的胶接力大于胶黏剂本身的强度这一事实。这一事实。v 无法解释胶接力的大小与剥离速度有关的事实。无法解释胶接力的大小与剥离速度
6、有关的事实。v 不能解释极性的不能解释极性的-氰基丙烯酸酯能胶接非极性的氰基丙烯酸酯能胶接非极性的PSPS等现象；等现象；也不能解释高分子化合物极性过大，胶接强度反应降低的现也不能解释高分子化合物极性过大，胶接强度反应降低的现象；网状结构的高聚物当分子量超过象；网状结构的高聚物当分子量超过50005000时，胶接力几乎消时，胶接力几乎消失等现象也不能解释。失等现象也不能解释。v 许多胶接体系无法用范氏力解释，而与酸碱配位作用有关。许多胶接体系无法用范氏力解释，而与酸碱配位作用有关。第二章第二章 胶接基础胶接基础沥青（酸性）沥青（酸性）+石灰（碱性）石灰（碱性）胶接好胶接好沥青（酸性）沥青（酸性
7、）+花岗岩（酸性）花岗岩（酸性）胶接差胶接差钛酸钡（碱性）钛酸钡（碱性）+酸性聚合物酸性聚合物性能好性能好钛酸钡（碱性）钛酸钡（碱性）+聚碳酸酯（碱性）聚碳酸酯（碱性）性能差性能差酸碱配位作用理论酸碱配位作用理论第二章第二章 胶接基础胶接基础酸碱配位作用理论酸碱配位作用理论v 理论要点理论要点：被胶接材料与胶黏剂按其电子转移方向划分为酸性或碱性物质；被胶接材料与胶黏剂按其电子转移方向划分为酸性或碱性物质；电子给体或质子受体为碱性物质，反之则为酸性物质；电子给体或质子受体为碱性物质，反之则为酸性物质；胶接体系界面的电子转移时，形成了酸碱配位作用而产生胶接力。胶接体系界面的电子转移时，形成了酸碱配
8、位作用而产生胶接力。酸碱配位作用实质上是分子间相互作用的一种形式，可视为吸附理论酸碱配位作用实质上是分子间相互作用的一种形式，可视为吸附理论的一种特殊形式；氢键可作为酸碱配位作用的一种特殊形式的一种特殊形式；氢键可作为酸碱配位作用的一种特殊形式 作用：作用：胶黏剂配方设计胶黏剂配方设计第二章第二章 胶接基础胶接基础3 3）扩散理论）扩散理论(Diffusion TheoryDiffusion Theory)v 概念：概念：链状分子所组成的胶黏剂，涂刷到被胶接材料的表面，在胶液链状分子所组成的胶黏剂，涂刷到被胶接材料的表面，在胶液的作用下表面溶胀或溶解。由于胶黏剂的分子链或链段的布朗运动，的作用
9、下表面溶胀或溶解。由于胶黏剂的分子链或链段的布朗运动，使分子链或链段从一个相进到另一个相中，二者互相交织在一起，使使分子链或链段从一个相进到另一个相中，二者互相交织在一起，使它们之间的界面消失，变成一个过渡区（层），最后在过渡区形成相它们之间的界面消失，变成一个过渡区（层），最后在过渡区形成相互穿透的高分子网络结构，从而得到很高的胶接强度。互穿透的高分子网络结构，从而得到很高的胶接强度。v 关键点：关键点：胶黏剂的大分子与被胶接材料的表面要相容，即溶解度参胶黏剂的大分子与被胶接材料的表面要相容，即溶解度参数相近；扩散数相近；扩散v 促进扩散的措施：促进扩散的措施：降低分子量；延长接触时间；提高
10、胶接温度降低分子量；延长接触时间；提高胶接温度第二章第二章 胶接基础胶接基础v 贡献：贡献：可解释同种或结构、性能相近的高分子化合物的胶可解释同种或结构、性能相近的高分子化合物的胶接作用。接作用。v 局限性：局限性：不能解释金属和陶瓷、玻璃等无机物的胶接不能解释金属和陶瓷、玻璃等无机物的胶接现象；现象；无法解释聚甲基丙烯酸甲酯（无法解释聚甲基丙烯酸甲酯（Mw=9Mw=9万，溶解度参万，溶解度参数数=9.24=9.24）和聚苯乙烯（）和聚苯乙烯（Mw=3Mw=3万，溶解度参数万，溶解度参数=9.12=9.12）各自）各自以以7.5%7.5%的溶液共溶于甲苯中，而它们的固相却互不扩散的的溶液共溶于
11、甲苯中，而它们的固相却互不扩散的现象。现象。第二章第二章 胶接基础胶接基础4)化学键胶接理论化学键胶接理论(Covalent Chemical Bonding Theory)v 胶接作用主要是化学键力作用的结果；胶黏剂与被粘物分胶接作用主要是化学键力作用的结果；胶黏剂与被粘物分子间产生化学反应而获得高强度的主价键结合，化学键包子间产生化学反应而获得高强度的主价键结合，化学键包括离子键、共价键和金属键，在胶接体系中主要是前二者。括离子键、共价键和金属键，在胶接体系中主要是前二者。化学键力比分子间力大得多。化学键力比分子间力大得多。v 1948年年C.H.Hofricher Jr.等研究了胶接强度
12、等研究了胶接强度f与界面化学与界面化学活性基团浓度活性基团浓度C的关系（的关系（k=常数，常数，n0.6）：）：f=kCn第二章第二章 胶接基础胶接基础v电子衍射法证明：硫化橡胶与黄铜表面形成硫化亚铜，通过电子衍射法证明：硫化橡胶与黄铜表面形成硫化亚铜，通过硫原子与橡胶分子的双键反应形成化学键。硫原子与橡胶分子的双键反应形成化学键。v铝、黄铜、不锈钢、铂等金属表面从溶液中吸附酚醛树脂时，铝、黄铜、不锈钢、铂等金属表面从溶液中吸附酚醛树脂时，均产生化学键连接。均产生化学键连接。v聚氨脂胶接木材、皮革等存在化学键胶接作用。聚氨脂胶接木材、皮革等存在化学键胶接作用。第二章第二章 胶接基础胶接基础v产
13、生化学键的途径：v活性基团v偶联剂v表面处理第二章第二章 胶接基础胶接基础R-H+RNCOR-C-NH-ROv活泼氢与活泼氢与-NCO-NCO、-COOH-COOH及及-COCl-COCl反应反应R-H+R-COOHR-C-ROR-C-ROR-H+R-COCl第二章第二章 胶接基础胶接基础v羟基与-NCO，R-CH2-OH反应RCHCH2OR-OH+R-NCOR-O-C-NH-ROR-OH+RCH2OHROCH2RRCHCH2OR-OH+ROCH2CHROH第二章第二章 胶接基础胶接基础R RCHCH2 2OHOH+HOHO木质材料木质材料 R RCHCH2 2O O木质材料木质材料 +H+H
14、2 2O OR RCHCH2 2OHOH+HOHO纤维素纤维素 R RCHCH2 2O O纤维素纤维素 +H+H2 2O OR RCHCH2 2OHOH+HOHO木素木素 R RCHCH2 2O O木素木素 +H+H2 2O O第二章第二章 胶接基础胶接基础v 偶联剂偶联剂：一般含有两类反应基团的物质，其中一类可与胶黏剂分子发生化学反应；另一类基团或其水解形成的基团，可与被粘表面的氧化物或羟基发生化学反应，从而实现胶黏剂与被胶接表面的化学键连接。v 种类X3Si(CH2)nY X可水解基团，水解后生成羟基并与被胶接表面的基团发生反应。Y能与胶黏剂发生反应的基团。硅烷及其衍生物第二章第二章 胶接
15、基础胶接基础v机械（如砂光）机械（如砂光）木材表面木材表面v电晕放电电晕放电 PE塑料表面塑料表面v等离子体等离子体 塑料、木材表面塑料、木材表面v氧化、阳极化、酸洗氧化、阳极化、酸洗 金属表面金属表面第二章第二章 胶接基础胶接基础5 5）静电胶接理论）静电胶接理论(Electronic Theory)v 概念：概念：将被胶接材料和固化的胶黏剂层理想化为电容器，即在胶接接将被胶接材料和固化的胶黏剂层理想化为电容器，即在胶接接头中存在双电层，胶接力主要来自双电层的静电引力。静电引力的产头中存在双电层，胶接力主要来自双电层的静电引力。静电引力的产生是相生是相1 1电荷场相电荷场相2 2电荷场相互作
16、用的结果。电荷场相互作用的结果。v 贡献：贡献：成功解释了粘附功与剥离速度有关的实验事实成功解释了粘附功与剥离速度有关的实验事实v 缺陷：缺陷：v 静电引力（静电引力（0.04MPa 成膜温度，形成连续的胶膜成膜温度，形成连续的胶膜 热熔胶黏剂：热塑性高聚物，加热熔融、流动，湿润被胶接物表热熔胶黏剂：热塑性高聚物，加热熔融、流动，湿润被胶接物表面，冷却硬化面，冷却硬化 热固性胶黏剂：体型结构的高聚物，固化热固性胶黏剂：体型结构的高聚物，固化七、胶黏剂的固化七、胶黏剂的固化第二章第二章 胶接基础胶接基础v凝胶化：凝胶化：多官能团的原料或预聚体在进行化学反应多官能团的原料或预聚体在进行化学反应的过
17、程中，随着分子量增大的同时还进行着分子链的的过程中，随着分子量增大的同时还进行着分子链的支化和交联支化和交联，当反应达到一定程度时，反应体系开始，当反应达到一定程度时，反应体系开始出现不溶、不熔凝胶的现象。出现不溶、不熔凝胶的现象。v凝胶时间（固化时间）：凝胶时间（固化时间）：胶黏剂发生凝胶（固化）胶黏剂发生凝胶（固化）所需的时间。所需的时间。v注意注意：在使用热固性胶黏剂时，在一定的时间范在使用热固性胶黏剂时，在一定的时间范围内，延长固化时间和提高固化温度围内，延长固化时间和提高固化温度并不等效并不等效，即降，即降低固化温度难以用延长固化时间来补偿，降低固化温低固化温度难以用延长固化时间来补
18、偿，降低固化温度往往要以牺牲树脂的理化性能为代价。度往往要以牺牲树脂的理化性能为代价。第二章第二章 胶接基础胶接基础v关键：形成连续胶膜关键：形成连续胶膜v一般认为获得最好的胶接强度和刚性，胶层的厚度在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，胶层不缺胶的情况下，应尽量地薄应尽量地薄。八、胶八、胶 层层 厚厚 度度薄胶层变形需要的力比厚胶层大；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；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胶层越厚，由膨胀差引起的界面内应力内应力与热应力大；与热应力大；坚硬的胶黏剂，胶接界面在
19、弯曲应力作用下，薄胶层的断裂强度坚硬的胶黏剂，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；比厚胶层的高；胶层越厚，气泡及其它胶层越厚，气泡及其它缺陷缺陷的数量增加，早期的数量增加，早期破坏的几率破坏的几率增加。增加。第二章第二章 胶接基础胶接基础vUFUF胶接阔叶材：木材比重胶接阔叶材：木材比重0.80.80.8时，胶接强度与比重时，胶接强度与比重几乎无关。几乎无关。v间苯二酚甲醛树脂胶接所有针、阔叶材：胶接强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。度随木材比重的增加而提高。木材分类：v1、按植物学特点分类：针叶材和阔叶材；v2、按材质分类：软材和硬材；
20、v3、按生长速度分类：速生材和常规材；v4、按比重分类：重材和轻材。第二章第二章 胶接基础胶接基础v阔叶材阔叶材:一般指双子叶植物类的树木，具有扁平、较宽阔叶片，叶脉成网状，叶常绿或落叶，一般叶面宽阔，叶形随树种不同而有多种形状的多年生木本植物。有的常绿，落叶类大多在秋冬季节叶从枝上脱落。由阔叶树组成的森林，称做阔叶林。阔叶树的经济价值大，不少为重要用材树种，其中有些为名贵木材，如樟树、楠木等。各种水果都是阔叶树。阔叶树种类繁多，统称硬杂木。第二章第二章 胶接基础胶接基础v针叶材针叶材:针叶树材的解剖分子比较简单，排列也比较规则，主要包括轴向管胞、木射线、木薄壁组织和树脂道。轴向管胞轴向管胞(
21、tracheid)是组成针叶树材的主要细胞，约占整个木材体积的90以上。管胞是一种锐端细胞，它的主要功能是输导水分以及提供机械支持。v如：杉树、松树等如：杉树、松树等 第二章第二章 胶接基础胶接基础第二章第二章 胶接基础胶接基础十、木材纤维方向十、木材纤维方向v一般来说，纤维方向的角度越大，胶接强度越低，一般来说，纤维方向的角度越大，胶接强度越低，如用如用PF胶接时，木材纤维方向互相垂直的胶接强胶接时，木材纤维方向互相垂直的胶接强度仅是纤维互相平行的度仅是纤维互相平行的1/4。22cossinPQPNP-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二章第二章
22、 胶接基础胶接基础十一、木材抽提成分十一、木材抽提成分v 木材抽提物为木材中的非木材物质，它是一些存在于木材木材抽提物为木材中的非木材物质，它是一些存在于木材细胞腔或细胞间隙中的可溶性物质。抽物的种类和多少会细胞腔或细胞间隙中的可溶性物质。抽物的种类和多少会影响木材的很多物理化学性质。影响木材的很多物理化学性质。v 木材抽提成分对胶黏剂的湿润、渗透、固化等过程都会产木材抽提成分对胶黏剂的湿润、渗透、固化等过程都会产生复杂的影响。生复杂的影响。一般来说一般来说，抽提成分多的木材，难以充分，抽提成分多的木材，难以充分被胶黏剂所湿润，胶接强度就差。被胶黏剂所湿润，胶接强度就差。v 措施：可预先对木材
23、进行物理或化学的处理，除去抽提成措施：可预先对木材进行物理或化学的处理，除去抽提成分，从而改善湿润状况，提高胶接强度。分，从而改善湿润状况，提高胶接强度。第二章第二章 胶接基础胶接基础2.4.1 2.4.1 胶接过程中的流变学胶接过程中的流变学v 胶黏剂如何胶黏剂如何浸透浸透到木材的内腔是和到木材的内腔是和胶黏剂的流动特性胶黏剂的流动特性、木材的表面状木材的表面状态、木材和胶黏剂的浸润态、木材和胶黏剂的浸润等相关。等相关。v 实例：环氧树脂实例：环氧树脂+固化剂后固化剂后2.4 2.4 胶接流变学与胶接破坏胶接流变学与胶接破坏图图 环氧树脂加入固化剂后的时间与环氧树脂加入固化剂后的时间与拉伸胶
24、接强度的关系拉伸胶接强度的关系实质实质：粘度与强度的关系：粘度与强度的关系第二章第二章 胶接基础胶接基础图图 浸入圆筒的胶黏剂浸入圆筒的胶黏剂胶黏剂粘度胶黏剂粘度浸透深度浸透深度胶接强度胶接强度？胶黏剂浸透的深度？胶黏剂浸透的深度？zdtLV24coszdp dtLV2224cos/浸入深度浸入深度粘度粘度压力压力第二章第二章 胶接基础胶接基础v 浸透深度与胶接强度几乎呈正比例关浸透深度与胶接强度几乎呈正比例关系。即在此粘度范围内胶黏剂的粘度系。即在此粘度范围内胶黏剂的粘度越低，可形成多而有效的胶钉，胶接越低，可形成多而有效的胶钉，胶接强度也越高。强度也越高。v 若进一步再降低胶黏剂的粘度，胶
25、黏若进一步再降低胶黏剂的粘度，胶黏剂将向木材组织内剂将向木材组织内过度浸透过度浸透，导致，导致缺缺胶胶，造成胶接强度下降。，造成胶接强度下降。浸透深度与胶接强度的关系：浸透深度与胶接强度的关系：HDPEHDPE热熔胶热熔胶图图 (1/)1/2与拉伸胶接强度的关系与拉伸胶接强度的关系2.4.2 2.4.2 胶接破坏胶接破坏胶接接头结构组成示意图胶接接头结构组成示意图胶接破坏强度：单位面积或单位胶接长度上所胶接破坏强度：单位面积或单位胶接长度上所能承受的最大载荷。能承受的最大载荷。1234567891，9被胶接被胶接物；物；2，8被被胶接物的表胶接物的表面层；面层；3、7胶粘剂与被胶粘剂与被胶接物
26、的界胶接物的界面层；面层；4，6受界面影响受界面影响的胶粘剂层；的胶粘剂层；5-胶粘剂胶粘剂第二章第二章 胶接基础胶接基础固体固体内应力内应力外应力外应力固体固体破坏！破坏！v 一、胶接破坏原理一、胶接破坏原理v 胶接破坏强度：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。单位胶接面积或单位长度上所能承受的最大载荷。v 胶接破坏过程：胶接破坏过程：在脆性固体内存在着在脆性固体内存在着固有的缺陷固有的缺陷，在外力作用下缺陷，在外力作用下缺陷周围产生周围产生应力集中应力集中并造成并造成微小的裂缝微小的裂缝，裂缝不断扩展，裂缝不断扩展,引起整个胶接引起整个胶接结构的破坏。结构的破坏。v
27、胶接破坏的两个阶段：胶接破坏的两个阶段：缓慢；缓慢；快速快速第二章第二章 胶接基础胶接基础v二、胶接破坏类型二、胶接破坏类型（1）（1 1）被胶接物破坏）被胶接物破坏（2 2）内聚破坏（胶）内聚破坏（胶黏剂）黏剂）（3 3）胶接界面破坏）胶接界面破坏（4 4）混合破坏）混合破坏第二章第二章 胶接基础胶接基础注意：破坏类型随条件的变化而转变！注意：破坏类型随条件的变化而转变！v 粘弹性高聚物：当降低测试温度或增加测试的加载速度时，接头从内粘弹性高聚物：当降低测试温度或增加测试的加载速度时，接头从内聚破坏转向界面破坏。这是由于胶黏剂的模量和内聚强度增加的缘故。聚破坏转向界面破坏。这是由于胶黏剂的模
28、量和内聚强度增加的缘故。A.A.温度升高时，分子链段热运动增加，应力松弛过程加快，受载时变形温度升高时，分子链段热运动增加，应力松弛过程加快，受载时变形较大而强度较低。较大而强度较低。B.B.加载速度降低，外力作用时间增加了，应力松弛更充分，受载时变形加载速度降低，外力作用时间增加了，应力松弛更充分，受载时变形亦较大，强度较低。亦较大，强度较低。v 测试结果表明，测试结果表明，胶膜变厚、慢速测试和升高测试温度胶膜变厚、慢速测试和升高测试温度三者是等效的，三者是等效的，往往导致往往导致内聚破坏内聚破坏；胶膜变薄、快速测试和降低测试温度胶膜变薄、快速测试和降低测试温度也是等效的，也是等效的，结果导
29、致结果导致界面破坏界面破坏。v 高分子材料高分子材料破坏的流变学特性破坏的流变学特性：其破坏强度具有：其破坏强度具有时间时间温度等效性温度等效性 第二章第二章 胶接基础胶接基础三、胶接结构的耐久性三、胶接结构的耐久性v胶接结构的耐久性：胶接结构的耐久性：是标志胶接强度在大气环境是标志胶接强度在大气环境作用下所能保持作用下所能保持其实用强度其实用强度的一种特性，也是决的一种特性，也是决定胶接结构定胶接结构使用寿命使用寿命的使用特性。的使用特性。胶接界面粘附作用的耐久性胶接界面粘附作用的耐久性胶层耐久性胶层耐久性被胶接材料的耐久性被胶接材料的耐久性第二章第二章 胶接基础胶接基础几个重要力学概念几个
30、重要力学概念v 蠕变破坏蠕变破坏：将一小于：将一小于静态破坏力的负荷静态破坏力的负荷P P加于胶接接头，胶黏剂在长时间应力加于胶接接头，胶黏剂在长时间应力作用下发生塑性变形，胶接接头失去尺寸稳定性，胶接强度也不断下降，到作用下发生塑性变形，胶接接头失去尺寸稳定性，胶接强度也不断下降，到一定时间，接头发生的破坏。一定时间，接头发生的破坏。v 持久强度持久强度：胶接接头在它的：胶接接头在它的工作时间内工作时间内，每单位面积所能承受的最大负荷。，每单位面积所能承受的最大负荷。通常又把在通常又把在1 1万小时左右万小时左右的工作时间的持久强度称为的工作时间的持久强度称为持久强度极限持久强度极限。v 持
31、久寿命持久寿命：在给定应力标准，胶接接头发生破坏的时间。：在给定应力标准，胶接接头发生破坏的时间。v 蠕变长度蠕变长度：在应力作用下沿力作用方向两被胶接物发生的：在应力作用下沿力作用方向两被胶接物发生的位移位移。v 疲劳破坏疲劳破坏：胶接接头受到长时间循环应力作用，而使接头强度不断下降以致：胶接接头受到长时间循环应力作用，而使接头强度不断下降以致破坏。破坏。v 疲劳强度疲劳强度：在规定循环次数下，：在规定循环次数下，不引起破坏的最大循环应力不引起破坏的最大循环应力称为疲劳强度。称为疲劳强度。v 疲劳寿命疲劳寿命：疲劳强度所对应的循环次数。：疲劳强度所对应的循环次数。v 疲劳极限疲劳极限：一般为
32、：一般为10107 7次次循环以上不发生破坏的疲劳强度。循环以上不发生破坏的疲劳强度。第二章第二章 胶接基础胶接基础v2.4.3 2.4.3 水分的作用水分的作用 水的作用原理（对胶接界面的作用）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，从而减弱胶黏剂分子与被胶接材料表面间的作用力，导致坏界面的氢键，从而减弱胶黏剂分子与被胶接材料表面间的作用力，导致胶接强度下降。即胶接强度下降。即界面解吸理论界面解吸理论。水对胶层的作用水对胶层的作用对胶黏剂分子间的氢键和其它次价键的影响对胶
33、黏剂分子间的氢键和其它次价键的影响水解胶黏剂的化学键水解胶黏剂的化学键第二章第二章 胶接基础胶接基础v2.4.4 2.4.4 热氧化作用热氧化作用胶黏剂受热：软化和熔融，热分解胶黏剂受热：软化和熔融，热分解热氧化反应热氧化反应通常，有机高聚物胶黏剂的通常，有机高聚物胶黏剂的热分解温度热分解温度比比热氧化分解温度热氧化分解温度高高50-10050-100度左右。度左右。胶黏剂的热稳定性与其所含化学键的键能的关系胶黏剂的热稳定性与其所含化学键的键能的关系第二章第二章 胶接基础胶接基础v2.4.3 2.4.3 应力作用应力作用收缩应力（本质是固化反应中的体积收缩）收缩应力（本质是固化反应中的体积收缩
34、）热应力（热应力（材料间热膨胀系数不等、温度变化所产生的应力）应力的存在也会加速湿热老化和热老化应力的存在也会加速湿热老化和热老化v固化方法不同，产生的应力原因也不同：固化方法不同，产生的应力原因也不同：热熔胶溶液胶黏剂乳液胶黏剂热固性胶黏剂v降低收缩应力的措施降低收缩应力的措施根据胶黏剂类型选择适宜的固化方法添加增塑剂热应力大小正比于热应力大小正比于温度变化温度变化、胶黏剂与被胶接物膨胀胶黏剂与被胶接物膨胀系数的差值系数的差值、材料的弹性模量材料的弹性模量等。等。图图 某些材料的热膨胀系数某些材料的热膨胀系数 v降低热应力的措施降低热应力的措施设计时根据材料的热膨胀系数设计时根据材料的热膨胀
35、系数进行设计；进行设计；添加填料等助剂；添加填料等助剂；尽可能选用模量低、延伸率高尽可能选用模量低、延伸率高的胶黏剂；的胶黏剂；适当提高胶层厚度；适当提高胶层厚度；选用室温固化的胶黏剂。选用室温固化的胶黏剂。第二章第二章 胶接基础胶接基础一些胶黏剂的耐老化性能一些胶黏剂的耐老化性能v 热固性酚醛树脂、苯酚热固性酚醛树脂、苯酚-间苯二酚甲间苯二酚甲-醛树脂醛树脂v 胺基酚醛树脂胺基酚醛树脂v 聚醋酸乙烯乳液聚醋酸乙烯乳液v 三聚氰胺三聚氰胺-甲醛树脂、血粉胶、环氧树脂甲醛树脂、血粉胶、环氧树脂v 三聚氰胺三聚氰胺-尿素尿素-甲醛树脂甲醛树脂v 脲醛树脂、大豆蛋白胶、干酪素胶脲醛树脂、大豆蛋白胶、
36、干酪素胶第二章第二章 胶接基础胶接基础2.5 2.5 胶黏剂的基本条件胶黏剂的基本条件v2.5.1 2.5.1 胶黏剂的湿润性胶黏剂的湿润性湿润性湿润性：液体对固体的：液体对固体的亲和性亲和性，一般用液体对固体表面的，一般用液体对固体表面的接触角接触角（）来表示。来表示。胶黏剂的湿润性是胶黏剂的湿润性是吸附和扩散的前提条件吸附和扩散的前提条件，也是达到良好胶接的必要条，也是达到良好胶接的必要条件。件。胶黏剂的胶黏剂的湿润性湿润性是由热力学条件和动力学条件所决定的。是由热力学条件和动力学条件所决定的。影响因素影响因素：胶黏剂的性质、被胶接材料表面的结构与状态及胶接过程中：胶黏剂的性质、被胶接材料
37、表面的结构与状态及胶接过程中的工作条件等因素。的工作条件等因素。第二章第二章 胶接基础胶接基础v2.5.2 2.5.2 分子量与分子量分布分子量与分子量分布高、低分子量物质的特点高、低分子量物质的特点分子量应在分子量应在适度范围内适度范围内为宜为宜分子量分布：即使分子量相同，而分子量的分布不同，其分子量分布：即使分子量相同，而分子量的分布不同，其胶黏剂的性能也会有较大的差别。胶黏剂的性能也会有较大的差别。低聚物含量较高时，接头破坏呈低聚物含量较高时，接头破坏呈 高聚物含量较高时，接头破坏呈高聚物含量较高时，接头破坏呈内聚破坏内聚破坏界面破坏界面破坏第二章第二章 胶接基础胶接基础v2.5.3 2
38、.5.3 胶黏剂的胶黏剂的pHpH值值胶黏剂的胶黏剂的pHpH值与胶黏剂的固化时间、适用期以及胶层的值与胶黏剂的固化时间、适用期以及胶层的pHpH值等密切相关，其最终也影响到值等密切相关，其最终也影响到胶接强度和耐久性胶接强度和耐久性。如强酸如强酸或强碱都会使被胶接材料发生降解。或强碱都会使被胶接材料发生降解。在生产实际中，必须注意胶黏剂的在生产实际中，必须注意胶黏剂的pHpH值与被胶接材料值与被胶接材料pHpH值值之间的配合。之间的配合。酪蛋白胶、大豆胶引起的是碱性污染，常温固化酪蛋白胶、大豆胶引起的是碱性污染，常温固化PFPF是由于是由于酸性导致对木材的劣化，酸性导致对木材的劣化，强碱性的
39、水泥与混凝土强碱性的水泥与混凝土会导致酸性会导致酸性固化的脲醛树脂产生胶接不良等。固化的脲醛树脂产生胶接不良等。第二章第二章 胶接基础胶接基础v2.5.4 2.5.4 胶黏剂的极性胶黏剂的极性胶黏剂的极性在一定程度内可有助于胶接强度的提高，但过胶黏剂的极性在一定程度内可有助于胶接强度的提高，但过多地强调胶黏剂的极性，反而会降低胶接强度，这是因为胶多地强调胶黏剂的极性，反而会降低胶接强度，这是因为胶黏剂的极性过强会妨碍湿润过程的进行。黏剂的极性过强会妨碍湿润过程的进行。极性物质极性物质纤维素、木材、酚醛树脂、脲醛纤维素、木材、酚醛树脂、脲醛树脂、聚酯树脂、甘油、水、玻树脂、聚酯树脂、甘油、水、玻
40、璃、金属氧化物等璃、金属氧化物等非极性物质非极性物质橡胶、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、橡胶、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、尼龙、石蜡、金属、醚、苯等尼龙、石蜡、金属、醚、苯等第二章第二章 胶接基础胶接基础v2.5.5 2.5.5 胶黏剂的粘度胶黏剂的粘度一般热固性树脂胶黏剂的粘度：与固体含量、缩合度成比一般热固性树脂胶黏剂的粘度：与固体含量、缩合度成比例关系例关系。粘度对胶性能的影响：无直接关系，但：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；粘度过低，加压时易透胶、缺胶，胶接不良；涂饰性能：涂饰性能：喷胶、淋胶喷胶、淋胶等粘度要低，辊涂粘度应高，但不等粘度要低，辊涂粘度应高
41、，但不宜过高，否则流动性差，不易形成均匀的胶层。宜过高，否则流动性差，不易形成均匀的胶层。如：三聚氰胺浸渍纸如：三聚氰胺浸渍纸-UF-MF-UF-MF第二章第二章 胶接基础胶接基础2.6 2.6 木材胶黏剂合理选择木材胶黏剂合理选择2.6.1 2.6.1 按木材胶接制品的要求选择按木材胶接制品的要求选择 胶接强度和耐水性胶接强度和耐水性（1 1）胶接强度：使胶接件中胶黏剂与被胶接物界面或邻近处发生破坏）胶接强度：使胶接件中胶黏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，对胶黏剂的强度所需要的应力。胶接制品的使用环境和使用目的不同，对胶黏剂的强度和胶接强度也有
42、不同的要求。和胶接强度也有不同的要求。一般要求一般要求胶接强度稍高于被胶接物的强度胶接强度稍高于被胶接物的强度和胶黏剂的强度。和胶黏剂的强度。（2 2）耐水性：胶接件经水分或湿气作用后能保持其）耐水性：胶接件经水分或湿气作用后能保持其胶接性能胶接性能的能力。的能力。分室内、外、包装等。分室内、外、包装等。第二章第二章 胶接基础胶接基础胶接耐久性：胶接耐久性：胶黏剂和胶接制品的耐久性决定了制胶黏剂和胶接制品的耐久性决定了制品的使用寿命。品的使用寿命。胶接制品的毒性：胶接制品的毒性：对室内使用的胶黏剂更为重要，对室内使用的胶黏剂更为重要，应为低毒或无毒。应为低毒或无毒。第二章第二章 胶接基础胶接基
43、础2.6.2 2.6.2 按胶黏剂使用特性选择按胶黏剂使用特性选择胶黏剂的固体含量和粘度胶黏剂的固体含量和粘度：胶黏剂的固体含量和粘度是决胶黏剂的固体含量和粘度是决定胶接质量的定胶接质量的重要因素。重要因素。决定着施胶量、施胶的均匀性、胶决定着施胶量、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。件等，最终决定胶接的质量。第二章第二章 胶接基础胶接基础胶黏剂适用期：胶黏剂适用期：是指配制后的胶黏剂所能维持其是指配制后的胶黏剂所能维持其可用性能的时间，与固化时间和可用性能的时间，与固化时间和pHp
44、H值相关。在人值相关。在人造板生产中，造板生产中，一般要求胶黏剂的固化时间尽可能一般要求胶黏剂的固化时间尽可能短，而适用期尽可能长短，而适用期尽可能长。与其形态（粉状或液状）。与其形态（粉状或液状）有关。有关。第二章第二章 胶接基础胶接基础固化条件和固化时间：固化条件和固化时间：随胶种或配方和制造工艺随胶种或配方和制造工艺的不同而不同。固化条件主要有的不同而不同。固化条件主要有固化温度固化温度、压力压力、材料含水率材料含水率、材料性质及材料尺寸等。固化温度、材料性质及材料尺寸等。固化温度和固化时间主要是指胶黏剂通过和固化时间主要是指胶黏剂通过化学反应或物理化学反应或物理变化变化形成高胶接强度所要求的温度和时间（如形成高胶接强度所要求的温度和时间（如UFUF、PFPF）。）。
