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胶黏剂.ppt

胶黏剂

走路的人
2011-04-27 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《胶黏剂ppt》,可适用于人文社科领域

胶粘剂与涂料胶粘剂与涂料你使用过胶粘剂吗?什么情况下使用的胶粘剂?你知道几种胶粘剂?他们的主要成分是什么?绪论本绪论要点:胶粘剂的定义胶粘剂与胶接技术的特点在林产品加工中的应用发展方向一、胶粘剂的定义:胶粘剂就是在一定条件下通过粘附作用能把被粘物结合在一起的物质又叫粘合剂、胶黏剂习惯上称为胶(但不宜称作胶水)。几个常用术语:粘附:两个表面靠化学力、物理力或两者兼有的力使之结合在一起的状态。胶合、胶接、粘接、粘结:用胶粘剂将被粘物连接在一起的过程。胶接技术:选择适宜的胶粘剂选择适当的接头形式采用合理的粘接工艺而达到粘接目的的方法。粘度:流体层间的剪切应力与层间剪切速率之比。粘度是流体流动阻力的量度。单位:mPa·S。胶接强度:胶接面破坏时单位面积破坏所需的力。单位:MPakgcm。二、胶粘剂与胶接技术的特点及在国民经济中的地位与作用胶粘剂与胶接技术的特点胶粘剂和胶接技术与传统的铆接、螺接、焊接等连接技术相比有很多特点。)胶接适用范围广胶接不受被胶接材料的类型、几何形状的限制。厚、薄硬、软大、小材质不同。)胶接应力分布均匀、很少产生传统连接常出现的应力集中现象可以提高抗疲劳强度。一般胶接的反复疲劳强度破坏为×次而铆接只有×。薄板胶接耐振性比铆接或螺接高%左右。)胶接工艺简单设备投资少易实现机械化生产效率高。)胶接可以减轻结构件重量、节约材料。采用胶接可使飞机重量下降%以上成本下降%以上。胶粘剂的使用量是现代汽车水平的一个重要标志。)胶接受力面大机械强度高。)胶接制件表面光滑、平整、美观能提高空气动力学特性和美观性。)胶接的密封性能优良并且具有耐水、防腐和电绝缘等性能。可以防止金属的电化学腐蚀。)胶接可以实现精细加工和独特组装也可功能性胶接。如集成电路、人体组织胶接。)胶接工艺温度低对热敏部件损害小。)粘接修补、密封堵漏快捷高效。水下修补带电操作。总之胶粘剂以其胶接方便、快速、经济、节能而著称已从木材加工业逐步扩展到航空、航天、航海、原子能、交通运输、机械制造、建筑、纺织、电子、化工、医疗、文化体育等各个领域和人民生活的各个方面。当然胶粘剂和胶接技术还不是十全十美的也存在着一些缺点。)胶接质量容易受各种因素影响产品性能的重现性较差。)无损检测还不成熟胶接的可靠性还较差。常常需要进行破坏性实验周期性长浪费试件、时间、资金。)胶接物常需要表面处理胶接工艺要求严格。PE等的胶合常常要进行表面处理普通白乳胶不能在℃以下胶接酚醛树脂要在较高温度下胶合。)胶接的力学性能和耐老化性等的研究与金属等材料相比还十分不成熟。规律性性差重现性差。)高分子胶粘剂的胶接的温度使用范围限制大。△)贮存期短。总之胶接一般强度不够高、耐热性低、耐久性较差重复性差无损检测还不成熟胶接在很多方面还不能完全代替传统的连接方式如焊接、铆接等。但胶接是一门古老而年轻的技术它的缺点通过技术进步是可以得到改进的。①胶粘剂在国民经济主要部门中的作用)航空工业胶粘剂的使用使飞机的强度提高、结构变轻、抗疲劳性提高、寿命延长、生产效率提高。)航天工业在人造卫星、宇宙飞船和运载火箭等中胶粘剂也是大显身手。胶粘剂的使用使航天器的结构轻量化、合理化推力大为提高。)汽车工业汽车的发展趋势应该是轻量化以便于节能、提高车速。)电子工业国外胶粘剂-%用于电子工业。三、胶粘剂在林产品-木材工业中的应用三、胶粘剂在林产品-木材工业中的应用%以上的木制品使用胶粘剂。木材加工业是胶粘剂用量最大的部门。据报道前苏联约有%胶粘剂用于木材加工业日本%美国大约%我国大约-%(也有说%的)。,提高木材利用率。,低劣质木材、小径材、残废材、加工剩余物、农副产品的有效利用提高木质材料性能。)建筑工业建筑工业是胶粘剂和密封剂最大的应用市场之一。)制鞋工业世界鞋年产量亿双中国最多为亿。-%是胶粘鞋。)包装工业四、胶粘剂的发展历史与展望四、胶粘剂的发展历史与展望一、历史几千年前人类就开始使用胶粘剂主要是一些天然的无机胶粘剂和动植物胶粘剂。而只有合成胶粘剂的出现才使得胶粘剂得以长足发展也才使得胶粘剂成为一门科学一门发展最快的新兴的边缘学科。合成树脂胶粘剂的发展可大致分为个阶段诞生期:世纪初至年代成长期:世纪年代至年代成熟期:年代以后。△我国胶粘剂品种已从年的种猛增到种年产量已达到万吨。(?)我国人造板年产量为万M其用胶量约为:万M×吨M=万吨。如果换算成液体胶大概为万吨!二、胶粘剂的发展方向与前景)遵循E原则世纪的发展强调绿色环保可持续发展开发胶粘剂和密封剂新品种不能只强调使用价值还必须考虑环保价值。国际产业的发展要求是生态环境(Environment)、节约能源(Energy)、经济效益(Economy)并举简称E要求而对于胶粘剂则提出了E要求:低成本(Economics)、节约能源(Energy)、高性能(Excellence)、无公害(Environment)。出于对环境保护的要求胶粘剂的发展方向出现了新特征主要是水性化、固体化、无溶剂化、低毒化、高固体含量化等。   )采用新技术共混与复合技术、纳米技术、生物工程技术、辐射固化技术、可降解技术国外已经将纳米级SiO用于胶粘剂美国康涅狄格大学仿照贝壳胶粘剂研制出一种可在几分(秒)内固化、形成高强度的胶粘剂可用于治疗骨折或肌肉创伤。)重视开拓市场和重视基础研究)加强国内、国际合作与交流第一章胶接理论基础本章要点:胶接理论定义胶粘剂在国民经济建设(特别是木材加工工业)中的地位几种胶接理论的要点、局限性接触角的概念与意义胶粘剂对被粘物表面的湿润以及接触角与胶接质量的关系。胶接是一个复杂的物理化学过程。它包括胶粘剂与被粘物的接触、胶粘剂的液化流动、对被粘物的润湿、扩散、渗透、固化等。胶接涉及到高分子化学、高分子物理学、界面化学、材料力学、热力学、流变学等多门学科。因此它是一门跨学科的科学技术。  胶接理论在世纪年代开始提出。胶接技术在航空航天飞行器等尖端科技领域的应用使得胶接理论的研究获得了新动力。胶接界面的作用力与胶接强度直接相关。一般认为有种主要的界面力:,锚合、摩擦作用产生的机械力。可达~MPa,分子间力。×~×MPa化学键力。×~×MPa。不同情况下作用不同。事实上胶接强度只有理论值的很少部分。第一章胶接理论基础第一节胶接理论胶接理论就是解释胶接力形成机理解释胶接现象的理论。胶接理论对于指导胶接技术、指导胶粘剂的研究开发具有十分重要的作用。一、机械理论由Mcbain和Hopkis提出。要点:机械理论认为胶粘剂渗入被粘物的凹陷处、缝隙或和孔隙内固化后产生锚合、钩合、楔合等作用使被粘物胶接在一起。简而言之机械理论就是只把胶接看成是纯粹的机械嵌定作用。机械作用一般有:嵌装钩合(可以是分子级的)、锚合、钉合、树根固定等。机械理论是最早提出的胶接理论。它对解释木材等多孔性材料及表面粗糙的材料的胶接很有贡献已在胶接实践中得到验证。如为了得到高的胶接强度塑料、金属、玻璃等通过砂光、喷砂处理等使表面粗糙后再胶接。适度胶接温度与压力是产生足够胶钉的条件。有些材料按照润湿、分子间力等的概念是难以得到良好胶接的但机械理论却可以解释它们最终可以获得良好胶接的原因。如聚乙烯塑料胶接木材单板制造胶合板。局限性:机械理论无法解释非多孔性材料如玻璃、金属等物体的胶接现象也无法解释材料表面的化学变化对胶接作用的影响。△二、吸附理论要点:吸附理论认为胶粘剂分子通过布朗运动向被粘物表面移动使二者的极性分子基团和链段靠近当分子间距小于~nm时便产生分子间力即范德华力而形成粘接。世纪年代提出的。为大多数学者所认可。吸附理论认为胶接作用是胶粘剂分子与被粘物分子在界面相互吸附而产生的。胶接作用是物理吸附与化学吸附共同作用产生的。物理吸附才是胶接作用的普遍性原因。吸附理论已被很多事实所证明。如改性乳胶胶接玻璃、金属时随着共聚物中-COOH的量的增加胶接强度提高环氧树脂胶接铝合金胶接强度跟-OH的量呈正向变化。吸附理论的特点分子间力普遍存在。同一种胶粘剂可以胶接不同材料说明了吸附作用的普遍存在。吸附理论建立在热力学平衡基础上据此可以推断出胶接功。进而可以比较理论强度。(实际上实际强度比理论强度低到几个数量级润湿是影响胶接强度的重要因素是吸附理论的核心内容。胶接力的产生一般认为可分成两个阶段:胶粘剂分子通过布朗运动向物体表面运动使分子链段或极性基团相互靠近(通过提高温度、降低粘度、加压等有利于布朗运动)。吸附引力产生。与胶粘剂和被粘物的极性分子间距吸附点数等有关。吸附理论的局限性:不能解释胶接的内聚破坏这一现象无法解释测定的胶接强度的大小与剥离速度有关的现象无法解释非极性材料的胶接。被胶接物表面经硅烷偶联剂处理后对环氧树脂的润湿性变差但胶接强度却上升。三、扩散理论要点:扩散理论认为胶粘剂和被粘物分子相互扩散大分子相互缠结交织或在界面发生互溶导致界面消失和过渡区的产生从而固化后形成牢固的胶合。扩散理论又称为分子渗透理论适用于解释同种或结构、性能相近的高分子材料之间的胶接。如聚合物在溶剂或热作用下的自粘。溶解性相近的聚合物的表面粘接。几条规律:胶接强度随时间增加、温度升高、压力增大和胶层厚度减小而升高分子量过高、缠结、卷曲等不利于润湿、扩散分子链柔顺、交联度小有利于扩散提高胶接强度。扩散理论的局限性:不能解释聚合物胶粘剂与金属、玻璃、陶瓷等无机物的胶接过程无法解释一些胶粘剂与被胶接物的溶解度参数近似却难以得到良好的胶接的现象。四、静电理论静电理论要点:又称为双电层理论它认为胶粘剂与被粘物接触的界面上形成双电层由于静电的相互吸引而产生胶接力。静电理论的局限性:不能解释性能相同或相近的聚合物之间的胶接无法解释导电胶粘剂以及用碳黑作填料的胶粘剂的胶接过程静电理论无法解释温度等因素对剥离实验结果的影响实际上一般静电力小于MPa静电力对胶接强度的贡献是微不足道的。几个事实:从一个表面剥离胶合膜实际功为~Jcm而理论值为~Jcm。剥离功(粘附力)与剥离速度有关(快速剥离时电荷逸出少剥离功大)与理论分析不符。在干燥的暗室里剥离薄膜时有撕裂声并伴随闪光。用吸附理论及其他理论不能满意解释非极性聚合物形成化学键胶接的几种方法。胶粘剂和被胶接物之间的活性基团在一定条件下反应形成化学键。加入偶联剂通过表面处理产生活性基团。化学键理论的局限性:不能解释大多数不发生化学反应的胶接现象。(化学键的形成是有条件的很多情况下难以形成化学键)。五、化学键理论化学键理论要点:认为胶接作用是由于胶粘剂分子与被粘物表面通过化学反应形成化学键的结果。化学键能比分子间力要高~个数量级如能形成化学键则会获得高强度、抗老化的胶接。对于木材等的胶接很有指导意义。几个事实:硫化橡胶与黄铜表面形成硫化亚铜产生化学键聚烯烃材料难以胶合但通过等离子处理产生-COOH、-OH等基团能够与环氧树脂发生化学反应提高胶接强度聚氨酯、异氰酸酯胶接木材能够产生化学键。第二节、胶接界面化学胶接作用的形成一是润湿一是粘合力,二者缺一不可。一、润湿润湿是液体在固体表面的铺展现象。接触角是液体与固体接触后固液气三相交界处形成的角度即通过固液气三相点所作液滴曲面的切线与液体接触一面的固体平面的夹角常用θ表示。γSLγLγSθγL(γLV)表示液体表面张力γS(γSV)表示固体表面能γSL为固液界面张力。由图可见固体表面能促进液滴铺展而液体表面张力则促使液滴收缩达到平衡时则有:γSL+γLcosθ=γSYoung氏方程。θ越小铺展越大润湿性越好。θ=表示完全润湿θ<o表示可以润湿θ>o表示难以润湿θ=o表示完全不能润湿。γSLγLγSθ二、固体表面能的测定方法-临界表面张力(γC)液体的表面张力(Ncm)cosθ三、界面化学特性与胶接强度的关系cosθ或固体表面能剪切强度第三节、胶接流变学与胶接破坏粘度或活性时间(加入固化剂)胶接强度一、胶粘剂粘度对胶接强度的影响二、胶接破坏胶接接头结构组成示意图被胶接物受胶粘剂影响的被胶接物层胶粘剂与被胶接物的界面层受界面影响的胶粘剂层胶粘剂接头的破坏强度:单位面积或单位胶接长度上所能承受的最大载荷。胶接接头破坏类型:被胶接物破坏内聚破坏界面破坏混合破坏。三、影响胶接强度的因素胶粘剂的分子量、分子结构、极性分子量润湿性、内聚力分子结构:线形、支型、体型极性弱界面层被胶接材料和胶粘剂中由于材料表面与内部存在着性质上的差异而造成结构不均匀性弱界面层。主要对物理吸附的胶接体系产生影响对化学胶接理论和自粘体系影响不大。)物理吸附)胶接体系中存在不相容的低分子物)低分子物对被胶接物的吸引力大。内应力内应力主要是收缩应力和热应力环境应力机械力温度变化(两端温度不同时小分子易发生移动)表面污染湿度变化微生物、霉菌。四、胶接耐久性胶接耐久性:胶接接头在使用和存放过程中长期保持其性能的能力。胶接接头使用条件主要有外力的作用(蠕变和疲劳)和外部环境的作用(老化)。蠕变破坏:在一小于静态破坏力的负荷下胶接接头随时间发生塑性形变失去尺寸稳定性最后导致破坏。PP<Pt  持久强度:胶接接头在使用时间内单位面积所能承受的最大载荷。持久寿命:胶接接头在使用载荷下的破坏时间。疲劳破坏:胶接接头在循环应力作用下强度下降最后直至破坏。疲劳强度:在规定的循环次数下不引起破坏的最大应力。疲劳寿命:胶接接头在规定循环应力作用下发生破坏的次数。预测胶接耐久性困难的原因胶接耐久性受多种因素的影响:胶粘剂种类成分被胶接物材料种类、表面状态胶接部位尺寸、形状胶接条件、方法胶接接头所受应力方向、大小环境条件。第四节胶粘剂的组成与分类一、胶粘剂的组成成分胶料△固化剂△增塑剂与增韧剂△填料(作用:提高机械性能赋予胶粘剂新功能减小接头应力改善操作工艺)稀释剂与溶剂偶联剂其它。二、胶粘剂的分类  按固化方式分类:溶剂挥发型化学反应型冷却硬化型。  按表观形态分类:液态固态膏状与腻子。  按化学成分分类:无机有机(天然,合成)。  按用途分类:结构胶非结构胶特种胶。  按耐水性分类:高耐水中低非耐水胶。第二章氨基树脂胶粘剂本章要点、脲醛树脂(UF)胶粘剂、三聚氰胺甲醛(MF)树脂胶粘剂的优缺点、UF、MF合成原理与工艺控制、UF、MF性能影响因素、改性方法。特别是脲醛树脂胶粘剂耐老化性、耐水性、游离甲醛含量(胶接制品的甲醛释放量)方面的改性方法。第二章氨基树脂胶粘剂生产工艺第一节脲醛树脂胶粘剂定义:尿素与甲醛在一定条件下缩聚而成的初期树脂(UF)。优点:胶接力好中等耐水固化快(常温、高温)颜色浅水混溶性好易调制合适的粘度和浓度成本低合成易。 一、原料O(一)尿素HN-C-NH   Urea(二)甲醛H-C-H  Formaldehyde O二、UF树脂胶粘剂合成原理U含个H但是官能度F是官能度。决定产物性能的因素:摩尔比pH值温度时间。粘度、固含量、游离甲醛含量、贮存期固化速度(一)尿素与甲醛的加成反应又称为羟甲基化。一般在弱碱性或中性条件下。HN-CO-NH+H-CO-HHN-CO-NH-CHOHHOCH-HN-CO-NH-CHOH(二)缩聚反应(弱酸性条件下)HN-CO-NH-CHOH+HOCH-HN-CO-NH-CHOHHN-CO-NH-CH-O-CH-HN-CO-NH-CHOHHOCH-HN-CO-NH-CH-HN-CO-NH-CHOH(三)固化反应  凝胶点CHOHCHOHCHOHOCHNHNHNHCHOCH三、UF树脂胶粘剂合成反应的影响因素合成工艺、配方直接决定树脂的结构、胶接性能和最终胶合产品的游离甲醛释放量。(一)、甲醛与尿素的摩尔比树脂性能摩尔比游离F含量、胶合产品游离F释放量树脂固化时间胶合产品(PB、FB)内结合强度树脂羟甲基含量、贮存期分批加料:产品性能多次优于次  每批加入量(摩尔比次加料)第一批加入太多制造的树脂贮存稳定性差第三批加入量太多>时由于生成大量的羟甲基脲和游离尿素使胶合产品湿强度下降严重。树脂性能加料次数树脂贮存稳定性游离F含量和胶合产品游离F释放量(二)反应介质的pH值大多数工厂采用弱碱-弱酸-弱碱合成工艺。加成阶段pH值在-常用pH值在-节省合成时间、酸碱用量pH值<不常用合成温度低、时间短、F低。但树脂固化困难产品性能较差。缩聚阶段(加成阶段pH值在-的情况下)缩聚pH值在-。脱水及贮存pH值在-(三)反应温度大多数工厂采用弱碱-弱酸-弱碱合成工艺时开始是缓慢升温然后在度反应最后在-度脱水。(四)反应时间与反应温度、介质pH值等直接相关。实际就是反应终点的控制问题。(五)原料尿素:硫酸盐含量<%缩二脲<%游离氨<%。甲醛:工业浓度约%。甲酸<%甲醇应尽可能少。(UF预缩液)铁加速康尼查罗反应影响树脂颜色。应<%(四)脲醛树脂合成工艺摩尔比、加料次数、反应温度、pH控制、脱水。(一)原料计算设U为尿素摩尔数F为甲醛摩尔数X为摩尔比W为重量Q为纯度M为分子量。UF=X则F=U×XWf×QfMf=Wu×QuMu×XWf=Mf×X×(Wu×Qu)MuQf如果确定了装料系数混合液密度反应罐容积最后脱水量如何计算一次的最大产量?(二)反应终点控制直接测定分子量是不可能的。。测定、观测与水的相溶性A水数测定法ml胶粘剂常温发生沉淀时加入的水量。B憎水温度(雾点法)将一滴胶液滴入水中发生云雾状沉淀时的温度。C浊点胶液冷却出现混浊时的温度。。测定粘度旋转粘度计、涂-杯粘度计气泡粘度计恩格拉粘度计、改良奥氏粘度计等。(三)工艺类型选择。加料次数A尿素一次加入B尿素多次加入甲醛次或次加入。一般工厂采用尿素次加入甲醛次加入。。温度低温缩聚-℃反应高温缩聚℃以上缩聚。工厂普遍采用。。pH值碱-酸-弱碱弱酸-弱碱强酸-弱碱(三)工艺类型选择。脱水与不脱水A脱水浓缩粘度大、固含高、游离F低、胶合性能好。B不脱水、不浓缩粘度小、固含低、游离F高、生产成本低。(四)合成实例胶合板用UF胶粘剂:摩尔比较高~游离甲醛含量高一般加入少量聚乙烯醇(也可不加)树脂多数不脱水要求初粘性好使用时可加入-%的填料。刨花板用UF胶粘剂:摩尔比较低一般在~最低可达。树脂一般脱水固含量高(-%)树脂粘度小初粘性高树脂的水混溶性好、能与石蜡乳液混溶。中密度纤维板用UF胶粘剂:摩尔比不可过低以保证有足够的强度防止卸版时分层树脂粘度小初粘性小(防止纤维粘连堵塞管道)。细木工板用脲醛树脂胶粘剂:固含量高(-%)摩尔比高()。脲醛树脂胶粘剂制造工艺)将kg甲醛(%)加入反应釜中用氢氧化钠(%)溶液调pH值至~升温至℃)加尿素公斤聚乙烯醇~公斤min升温至℃保温minpH为~)用甲酸(%)调pH=~在℃反应至粘度为涂-杯~秒(℃)或者反应液滴入水中呈浓雾状)用氢氧化钠调反应液pH=~加入尿素kg、三聚氰胺~kg在~℃保温分钟)开动真空泵脱水~公斤)加入尿素公斤在℃反应分钟)降温至℃出料。胶粘剂质量指标:固体含量%~pH值~粘度cP(℃)~固化时间s~游离甲醛含量~适用期h>贮存期d>五、脲醛树脂的调制又称调胶是胶粘剂使用过程中的一道重要工序。(一)固化剂可以降低胶粘剂pH值使树脂在使用时能够快速固化。常是酸或可以放出酸的物质。酸类:无机酸有机酸酸性盐潜伏型。固化剂选择原则:根据人造板生产工艺:适用期要长(h)胶合时固化要快。刨花板表、芯层固化剂量、种类有别。根据气候条件或气温变化调节固化剂用量、种类。固化后胶层的pH值不可过高或过低。固化剂选择原则:固化剂应无毒、无污染、水溶性好、价格低廉。工厂现在一般用NHCl。常与氨水、尿素、六次甲基四胺等配合使用。固化剂用量(%)固化时间(S)适用期(分)NHClNHCl氨水六次NHClNHCl六次尿素+水>五、脲醛树脂的调制(二)助剂填料和增量剂作用:节约树脂用量降低成本增加胶液粘度避免透胶、缺胶降低胶层收缩产生的内应力提高胶层的耐老化性。A填料一般是不溶于水的固体颗粒状物质。种类有:无机物果壳类木粉茶叶粉等。填料可以提高胶粘剂的粘度防止透胶降低成本。研究还发现填料可以降低游离甲醛提高耐老化性提高机械性能。纳米填料的研究将是一个重要方向对提高胶接性能降低游离甲醛都会有十分重要的意义。B增量剂一般是溶于水或能形成糊状的固体物质。种类有:淀粉类可溶性纤维素类蛋白质类等。小麦粉是工厂最常用的增量剂可以赋予胶粘剂的预压性能提高胶接工艺性能提高胶液粘度防止透胶。豆粉带有NH可以延长适用期可以参与反应降低游离甲醛。填料和增量剂的用量一般为-%最大可达-%。填料用量对UF树脂老化性能的影响胶层厚度填料量放置天数胶接强度(Mpa)发泡剂在UF树脂中加入发泡剂通过搅拌可以使体积增大到-倍。可以避免透胶减少用胶量降低成本。主要有血粉、明胶、表面活性剂等。助剂很多还有防水剂、阻燃剂、甲醛捕捉剂等可根据需要加入。调胶实例P:刨花板表层与芯层的调胶工艺不同。◎六、脲醛树脂胶粘剂的改性UF树脂胶粘剂的缺点:耐沸水性差不能用作室外人造板耐老化性差胶接制品有甲醛释放污染空气。改性方法:共聚或与其他树脂共混加入改性剂。(一)提高耐水性A与苯酚、三聚氰胺、间苯二酚等共聚B与PF、MF树脂以及丁苯等橡胶类胶乳、异氰酸酯树脂共混加入改性剂:如造纸木素、环氧树脂、矿物质等。(二)改善老化性UF胶粘剂老化的原因:UF树脂的固化是不完全的固化后仍存在有未反应的基团(-CHOH、NH等)还会进一步反应另外还有醚键会断裂放出甲醛。UF树脂的羟甲基等吸水性基团通过吸、放水产生内应力。外界因素。六、脲醛树脂胶粘剂的改性(二)改善老化性改进UF胶粘剂耐老化性的方法木材表面光滑在保证不缺胶的前提下尽量减少胶层厚度与热塑性树脂共混(PVAc乳液、丁苯胶乳)或共聚(PVA)。加入醇类醚化封端。加入各种填料和增量剂。(如,玻璃粉,Al(O))使用合适的固化剂。(胶层pH值尽量接近中性)(三)降低游离甲醛释放量游离甲醛释放的原因:胶粘剂本身的F残留UF树脂的合成反应是可逆反应如R-CHOHRHCHO热压时放出甲醛胶接产品使用时由于胶层是弱酸性受外界湿温影响会放出F。改进方法  降低摩尔比采用合适的合成工艺。改进固化条件。高温和延长热压时间降低板坯含水率。@加入甲醛捕捉剂。(U、M、R、PVA、酰胺类化合物)。使用合适的固化剂。将板材进行封闭涂层用氨等进行后处理。七,脲醛树脂的应用木材加工改进材料的性能:如纸张,织物中加入可以提高纸张(干湿)的抗撕裂强度和使织物(服装)永久性的不熨自平。复合材料的制造:如木材和玻璃,玻璃织物的胶接改善其他胶粘剂的性能:如提高乳胶的耐水性,耐热性和抗蠕变性。其他。如涂料、砂布装饰品。第二节三聚氰胺-甲醛树脂胶粘剂定义:特点:胶接强度高耐水性好硬度高耐磨性好耐热性高光泽好耐化学腐蚀耐污染。常用作塑料贴面板的装饰纸和表层纸的浸渍和人造板饰面纸的浸渍。一、三聚氰胺树脂的原料NHN-CC-NHNNC-NHM为弱碱性几乎不溶于冷水(°C%)。M很活泼为六官能度。二、三聚氰胺树脂的合成原理(一)加成摩尔比为:中性或弱碱性-℃可形成三羟甲基三聚氰胺。摩尔比为:时可形成六羟甲基化合物。(二)缩合反应与UF合成不同MF可在中性或弱碱性下缩聚。并且反应为不可逆的。(三)固化M为环状结构固化需要在较高的压力、温度下才可完全。产品具有很高的耐水性、耐热性、硬度、光泽。pH值足够低时低温也可固化但性能不好。三、三聚氰胺树脂合成反应的影响因素(一)摩尔比摩尔比(M:F)为:最好。(二)反应介质pH值与UF合成不同MF可在中性或弱碱性下缩聚。酸性条件下M和F反应生成亚甲基三聚氰胺沉淀。最初pH值为-时制出的胶粘剂最稳定(透明-乳白的时间)。(三)温度温度低时M不溶于甲醛反应慢-℃时溶解变透明反应速度加快。(四)原料质量四、三聚氰胺树脂的合成工艺P纯MF树脂不但价格贵而且固化后的胶层易发生龟裂。常加入乙醇等改性提高其韧性和贮存稳定性。MF树脂胶粘剂制造工艺、将g甲醛(%),三聚氰胺g加入反应瓶中用氢氧化钠(%)溶液调pH值至分钟升温至-℃pH不低于、保温分钟反应中pH不小于反应至水数-(℃一份胶与水混合出现浑浊时水的倍数)℃向反应釜中加入三聚氰胺g继续反应至水数为-。、降温至℃以下出料。五、三聚氰胺树脂的改性MF树脂具有耐水、耐热、耐腐蚀、电绝缘性优良、胶接强度高、耐火等优点。胶膜透明、硬度高、光泽好、耐磨性好。  缺点:胶膜性脆易龟裂贮存稳定性差价格贵。改性方法:改进脆性  常加入乙醇、对甲基苯磺酰胺(CHQSONH)等与M反应降低官能度。还可以加入水溶性聚酯、聚酰胺等线形聚合物提高其韧性。PVA增加稳定性  提高摩尔比加入稀释剂(降低浓度反应性下降)粉状化。降低成本与U共聚第三节三聚氰胺-尿素-甲醛共缩聚树脂(MUF)胶粘剂MF树脂耐水、胶接强度高但贮存稳定性差、价格贵。随着对胶合产品甲醛释放量限制的要求的高涨MUF胶粘剂的研究越来越受到重视。日本等已经有了相关标准。一、MUF性能耐水性、胶接强度、胶接产品游离F释放量等与M的量直接相关。二合成原理共混共缩聚与MF的合成工艺接近。三、合成工艺第四节三聚氰胺树脂的应用其他胶粘剂的改性装饰板的制造纸张处理剂,作阻燃防火剂,织物处理剂第三章酚醛树脂(PF)胶粘剂第三章酚醛树脂(PF)胶粘剂本章要点酚醛树脂胶粘剂的性质与用途反应机理和生成反应影响酚醛树脂结构与性能的因素酚醛树脂生产工艺酚醛树脂的改性方法。第三章酚醛树脂(PF)胶粘剂  PF树脂最早合成高分子木材工业第二用量特别是耐水、耐候性人造板。 优点:胶接强度高、耐水、耐热、耐磨、耐化学药品腐蚀等。  缺点:颜色深、胶层硬脆、易龟裂固化温度高对单板含水率要求严价格较贵。  第一节、原料  苯酚、甲酚、二甲酚-OH-OHHC-OHHCHC间苯二酚OH-OH醛类HCCH甲醛、乙醛、糠醛HCC-CHOO第二节酚醛树脂(PF)的合成原理PF树脂的生成反应加成Ø-OH+CHOHO-Ø-CHOH(邻位或对位)+CHOHO-Ø-(CHOH)+CHOHO-Ø-(CHOH)缩合HO-Ø-(CHOH)HO-Ø-CHOHHO-Ø-(CHOH)-CH-(HO-)-Ø-CHOH或HO-Ø-(CHOH)CHOCHØ-OH-OH一、碱性条件下热固性PF的合成苯酚被活化Ø-OH+NaOHØ-O-+Na+摩尔比大于F:P>缩聚反应<<加成-O--CHOHCHCHOHCHCHOCH-OH二、酸性条件下热塑性PF的合成甲醛被活化CHO+H++CHOH摩尔比小于F:P<缩聚反应<加成HO-Ø-CHnn=--OH三、高邻位PF的合成二价金属作催化剂摩尔比小于F:P<高邻位PF树脂活性高、固化快是比较受关注的研究课题。HC-OO-M四、间苯二酚甲醛树脂(RF)的合成特点:RF树脂耐候、耐水、耐腐蚀胶接强度高常温固化可用于高含水率木材的胶接。合成注意点:间苯二酚(R)的两个OH使得它非常活泼与甲醛的反应性很高(是苯酚的-倍)。摩尔比小于(否则反应难以控制)甲醛分数次加料度以下合成固化时加入聚甲醛粉末。由于R太贵纯RF树脂使用很少。第三节、酚醛树脂(PF)的固化一、固化条件线形酚醛树脂必须加甲醛或甲醛给与体(聚甲醛、六次甲基四胺等)一般木材胶接用水溶性PF树脂可以直接加热固化也可加入酸性固化剂后常温固化。  一般木材胶接用PF树脂多采用加热固化二、固化速度影响因素摩尔比NaOH量NaOHP=-时固化快(但实际要高)。温度 受温度影响大。 较UF树脂固化温度要求高-度。  热压温度高、时间长导致生产效率低单板压缩率高。催化剂碳酸钠、碳酸氢钠可以促进固化。第四节、影响酚醛树脂(PF)性能的因素一、原料苯酚中对、邻甲酚及二甲酚的量不可过多否则难以形成体型结构。(官能度小反应速度慢)。甲醛中甲醇降低反应速度影响产品质量(<%)二、摩尔比摩尔比越高树脂化(清液-浑浊)时间越长(可能与树脂的水溶性有关)固化速度变快。树脂化(清液-浑浊)时间固化时间摩尔比二、摩尔比摩尔比小于时形不成体型结构。摩尔比越高树脂中游离酚含量越低。三、催化剂(一)、碱性催化剂NaOH催化性能高生产水溶性PF树脂最常用。量一般为苯酚的-%。太多则树脂性能下降。BaOH催化性能平缓生产醇溶性PF树脂用。残留物不降低树脂性能。NHOH催化性能平缓反应易于控制生产醇溶性PF树脂用。(二)、酸性催化剂主要有盐酸、硫酸、石油磺酸、草酸等。木材工业使用较少。(三)、金属离子催化剂催化性能平缓反应易于控制。常用的有醋酸锌、氧化锌等。四、分次加甲醛五、反应温度和时间第五节、酚醛树脂(PF)的合成工艺一、原料用量计算二、工艺类型选择缩聚次数一次缩聚弱碱催化反应平稳。利于降低水溶性易于脱水。醇溶性树脂和高邻位PF树脂合成时采用。二次缩聚木材工业用PF树脂常采用。可减缓反应放热降低游离酚。催化剂强碱弱碱金属离子等。缩聚温度高温>度木材用水溶性PF树脂合成低温<度偶见于浸渍树脂的生产浓缩处理浓缩粘度大固含高游离酚、醛低树脂不分层。但生产周期长、能耗大、成本高。胶合板用。不浓缩粘度小固含低游离酚、醛高。但生产周期短、能耗小、成本低。刨花板、纤维板用。三、合成工艺酚醛树脂胶粘剂制造工艺将反应釜升温至℃加入苯酚公斤、水公斤和氢氧化钠(%溶液)公斤开动搅拌分钟缓慢加入甲醛(%)公斤放热升温至~℃~℃保温分钟降温至℃向反应釜中缓慢加入甲醛公斤氢氧化钠(%溶液)公斤,分钟升温至℃测粘度反应至粘度为涂-杯~秒(℃)立即降温至℃出料。胶粘剂质量指标:固体含量~%粘度(℃)~厘泊游离甲醛含量<游离苯酚含量<贮存期>月第六节、酚醛树脂(PF)的调制热固性甲阶PF树脂要达到某些特殊的性能或合成时难以达到的某些性能可以通过添加某些物质来实现。称作调制或者调胶。一、填充剂和增稠剂木粉、面粉、矿石粉、造纸废液等。二、促进剂常温固化要加固化促进剂磺酸类。低毒PF固化慢要加促进剂如硫酸铝等。间苯二酚树脂固化时要补加醛。第七节、酚醛树脂(PF)的改性PF树脂有其不可替代的优点也有其明显的缺点。改性方法:共混共聚化学方法物理方法。一、降低成本加填充剂如木粉、面粉、矿石粉、造纸废液等。与尿素、木素、单宁等共聚据报道花生壳水解物与苯酚、甲醛共聚可节省%苯酚而PF树脂性能不变。二、提高韧性与柔性高分子共混或共聚如酚醛-缩醛胶粘剂酚醛-丁腈橡胶胶粘剂间苯二酚-缩醛胶粘剂。三、降低胶层颜色三聚氰胺、苯酚、甲醛共聚可降低胶层颜色而胶粘剂树脂性能也可提高。PF树脂乳液胶粘剂(聚乙烯醇)也可降低胶层颜色提高胶粘剂的韧性。四、提高固化速度、降低固化温度添加固化促进剂或高反应性物质加入碳酸钠、碳酸钾等栲胶、间苯二酚、苯胺、间甲酚等。改变树脂化学结构提高反应性高邻位PF树脂与间苯二酚、苯胺、间甲酚等的共聚树脂。与快速固化树脂共混复合热固性PF树脂与UF树脂间苯二酚树脂等共混。提高树脂的聚合度提高热固性PF树脂的反应程度。加入热塑性PF树脂粉末。第八节、酚醛树脂(PF)的应用,木材加工,层压制品:浸渍过酚醛树脂的纸已在制造石油,燃料和空气过滤器中有着重要用途,PF还能用于电池隔板,装饰板的制造。,纤维增强材料的制造。,铸造,研磨,摩擦材料的制造。,用于其他胶粘剂的改性。第四章、烯类高聚物胶粘剂要点:聚醋酸乙烯酯胶粘剂的优缺点与用途反应机理与生成反应、生产工艺乳胶结构与性能的影响因素(包括乳化剂、引发剂、增塑剂、聚合温度等)乳胶的几种改性方法了解丙烯酸酯类胶粘剂的一些知识。第四章、烯类高聚物胶粘剂常用烯类胶粘剂:聚醋酸乙烯酯乳液、醋酸乙烯酯共聚乳液和丙烯酸酯类胶粘剂。第一节聚醋酸乙烯酯乳液胶粘剂聚醋酸乙烯酯(聚乙酸乙烯酯英文缩写PVAc)乳液胶粘剂是以醋酸乙烯作为单体在分散介质水中经乳液聚合而制得的俗称白胶或乳白胶。一、PVAc乳液胶粘剂性能优点:良好安全的操作性能。无毒、无腐蚀无火灾和爆炸危险可用水洗涤。常温胶接干状胶接强度高胶层韧性好不损害刀具。贮存期长使用方便。贮存期可达年以上可直接使用。不易产生缺胶或透胶固化后的胶层无色透明不会污染板面。缺点:耐水、耐湿性差耐热性差易出现蠕变现象低温易冻结而影响使用对非极性材料胶接强度不高如聚烯烃类塑料。最低成膜温度高冬季胶接不理想未加增塑剂、未改性PVAc的在℃以下难以成膜。二、原料醋酸乙烯酯无色、可燃液体、蒸气有毒。有氧化物存在时易聚合无阻聚剂时存放时间不可超过h。分散介质水安全、易得。反应易控制。用量:总重量的%。引发剂常用过硫酸铵、过硫酸钾用量:单体重量的%。乳化剂 常用的有OPCH― -O(CHCHO)nH(辛烷基酚聚氧乙烯醚)烷基硫酸钠烷基苯磺酸钠等。用量:水乳液重量的%。临界胶束浓度(CMC)。保护胶体动物胶、聚乙烯醇、聚丙烯酸钠等。PVA常用的有。用量:乳液重量的%。分子量调节剂四氯化碳、硫醇等。用量:单体重量的%。缓冲剂碳酸盐、醋酸盐、磷酸盐等。用量:单体重量的%。增塑剂邻苯二甲酸二丁酯、磷酸三甲苯酯(阻燃)等。用量:单体重量的%。冻融稳定剂醇类。用量:总重量的%。消泡剂硅油、高级醇。用量:总重量的%。防腐剂甲醛、苯酚、季胺盐。用量:单体重量的%。三、聚醋酸乙烯酯胶粘剂的合成原理链引发引发剂分解SO

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