膠黏劑與涂料

1、膠黏劑定義：是一類單組分或多組分的，具有優(yōu)良粘結性能的，在一定條件下能使被膠結材料通過表面黏附作用緊密結合在一起的物質。粘附：兩個表面靠化學力、物理力或兩者兼有的力使之結合在一起的狀態(tài)。膠合：用膠粘劑將被粘物連接在一起的過程。膠接強度：交界面破壞時，單位面積破壞所需的力。膠黏劑的組成：基料、固化劑、填料、增韌劑、稀釋劑、其他輔料。膠黏劑與膠接技術的特點：優(yōu)點：1、膠接適用范圍廣，不受被膠接材料的類型、幾何形狀的限制。2、膠接應力分布均勻、很少產生傳統(tǒng)連接常出現的應力集中現象，可以提高抗疲勞強度。3、膠接工藝簡單，設備投資少，易實現機械化，生產效率高。4、膠接可以減輕結構件重量、節(jié)約材料。5、膠

2、接受力面大，機械強度高。6、膠接制件表面光滑、平整、美觀，能提高空氣動力學特性和美觀性。7、膠接的密封性能優(yōu)良，并且具有耐水、防腐和電絕緣等性能，可以防止金屬的電化學腐蝕。8、膠接可以實現精細加工和獨特組裝，也可功能性膠接。9、膠接工藝溫度低，對熱敏部件損害小。10、粘結修補、密封堵漏快捷高效。缺點：膠黏劑的分類：天然材料、合成高分子材料、無機材料。膠黏劑應用：1、提高木材利用率。2、低劣質木材、小徑材、殘廢材、木材加工剩余物、農副產品的有效利用。3、提高木質材料性能。膠接接頭：被膠接材料通過膠黏劑進行連接的部位?；拘问剑捍罱咏宇^、面接接頭、對接接頭、角接接頭。接頭受力情況：拉應力、剪切力、

3、剝離力、劈裂力。膠接的基本過程:潤濕，界面擴散，形成膠接鍵膠接理論：吸附理論、機械膠合理論、擴散理論、靜電理論、化學鍵理論。成鍵形式：1、通過膠黏劑和被膠接物中的活性基團形成化學鍵。2、通過偶聯(lián)劑使膠黏劑與被粘物分子間形成化學鍵。3、通過表面處理獲得活性基團與膠黏劑形成化學鍵。膠接接頭的破壞類型：被膠接物破壞、內聚破壞、界面破壞、混合破壞。破壞發(fā)生原因：被膠接物破壞和膠粘劑的內聚破壞，主要取決于二者材料自身的強度。當然還與材料內部的缺陷、構成接頭后體系內部膠層厚度，被膠接表面處理狀況，組分間相互作用等有關。界面破壞的原因是被膠接材料的可粘性差造成的。由于材料的非均一性及表面處理、工藝實施等環(huán)節(jié)

4、的不均一性，完全的界面破壞時不存在的。在理想條件下，其破壞強度主要取決于膠黏劑與被膠接物之間的粘附強度?；旌掀茐牡那闆r，在各種材料強度相近時特別容易發(fā)生。膠接與木材相關因素：密度和樹種、潤濕和潤濕性、含水率、膠接面的紋理與纖維方向、表面粗糙度和加工精度、抽提物、木材缺陷和生長特征、被膠接面的污染及其他。膠層盡量薄考慮的理由：1、 薄膠層變形需要的力比厚膠層大。2、 隨著膠層厚度的增加、流變或蠕變的幾率變大。3、 膠層越厚，由膨脹查引起界面的內應力與熱應力大。4、 堅硬的膠黏劑，膠接界面在彎曲應力作用下，薄膠層的斷裂強度比厚膠層的高。5、 膠層越厚，氣泡及其他缺陷的數量增加，早起破壞幾率增加。脲

5、醛樹脂：尿素和甲醛反應所得的聚合物。脲醛樹脂的特性：1、能溶于水。2、有較好的膠接性能。3、耐冷水性和一定的耐熱水性。4、 固化后膠層無顏色，不污染制品。5、制造容易、價格便宜。6、脆性大，固化過程易產生內應力。7、含有游離甲醛的有毒物質。影響脲醛樹脂形成和性能的因素：甲醛與尿素的摩爾比、反應介質PH值、反應溫度、反應時間、原料的質量。樹脂反應程度的控制：1、根據樹脂溶液與水相溶性來確定反應終點。2、以粘度確定反應終點。常用固化劑種類：酸性物質：磷酸、硼酸、酸式硫酸鹽、鄰苯二甲酸酐、鄰苯二甲酸、草酸。固化劑的選擇：1、根據膠接制品的不同工藝要求選擇。2、根據不同的用途要求和氣候條件選擇。3、根

6、據PH值來選擇。脲醛樹脂耐水性差的原因：1、固化后的樹脂中存在著 親水性的基團，羥基。氨基，亞甲基。2、酸性固化劑的使用。改進脲醛樹脂耐水性的方法：化學方法：共混，聚乙烯醇縮甲醛、聚醋酸乙烯乳液和異氰酸酯、丙烯酸酯乳液等。物理方法：共聚，苯酚、單寧、三聚氰胺酸性鹽、間苯二酚。在脲醛樹脂分子中加入三聚氰胺：1、形成了三維網狀結構，可以封閉許多吸水性基團。2、 三聚氰胺顯堿性可以中和膠層中的酸，可減緩樹脂的水解和水解速度。樹脂穩(wěn)定性研究：脲醛樹脂的穩(wěn)定性與合成工藝、縮聚物的分子結構及PH值有關。1、樹脂聚合度越大，樹脂水溶性越差，貯存期越短。2、縮聚物中所含亞氨基越多，越易發(fā)生交聯(lián)，樹脂的穩(wěn)定性越

7、差。3、高溫縮聚樹脂貯存期比低溫縮聚要長。4、樹脂在貯存過程中，體系的PH值會逐漸降低從而導致早期固化。5樹脂固含量越高，粘度越大，貯存穩(wěn)定性差。6、在一定的范圍內，甲醛與尿素的摩爾比越高，樹脂穩(wěn)定性越好。緩解脲醛樹脂老化的途徑：1、加入一定量的熱塑性樹脂，改善膠層的脆性。2、將羥甲基醚化或共縮聚。3、調膠時，加入填料。膠接制品釋放甲醛的原因：1、樹脂合成過程中未參加反應的游離甲醛。2、樹脂固化過程中，釋放出甲醛。3、制品在使用過程中，收到溫度、濕度、酸堿、光照等環(huán)境因素的影響，固化的樹脂發(fā)生降解而釋放出甲醛。4、在高溫、高濕度的環(huán)境下，木材中的半纖維素分解、木塑中一些甲氧基鍵斷裂，也會釋放出

8、甲醛。樹脂在固化過程中釋放甲醛的主要原因是樹脂中存在著羥甲基和二亞甲基醚鍵，該化學鍵穩(wěn)定性差，受外界影響時容易斷裂分解釋放出甲醛，在酸性環(huán)境和水分條件下，分解反應進一步加速。加入固化劑后，樹脂酸性增大，釋放出甲醛。游離甲醛控制措施：1、樹脂的合成工藝：降低F/U的摩爾比，改進合成工藝。2、使用甲醛捕捉劑。3、合理選用固化劑。4、改進熱壓工藝。5、對人造板后處理。三聚氰胺樹脂活性：6個官能度，氨基上的全部氫原子都顯活性每個三聚氰胺分子最多可與6個甲醛分子反應。三聚氰胺甲醛樹脂合成原理：1羥甲基化反應 羥甲基化程度取決于它們的摩爾比。2、縮聚反應。三聚氰胺樹脂與脲醛樹脂縮聚反應不同：三舉起樹脂縮聚

9、及固化反應不僅在酸性條件下可以進行，而且在中性甚至弱堿性條件下也能進行。三聚氰胺尿素甲醛共縮聚是指合成原理：共混、共縮聚酚醛樹脂定義：分類與醛類在催化劑作用下行程的樹脂的統(tǒng)稱。酚醛樹脂優(yōu)缺點：優(yōu)點：膠接強度高，耐水、耐熱、耐磨及化學穩(wěn)定性好，耐沸水性能好。缺點：顏色較深，有一定的脆性，易龜裂，固化時間較長、固化溫度高，對單板含水率要求嚴格。酚醛樹脂的分類：按分子結構分為線型PF和體型PF，又稱之為熱塑性PF和熱固性PF。按反應階段分為甲階PF、乙階PF和丙階PF熱塑性PF和熱固性PF的反應條件：熱塑性酚醛樹脂：甲醛/苯酚1，酸性條件下反應。不含羥甲基，不能自固化，需要固化劑。熱固性酚醛樹脂：甲

10、醛/苯酚1，堿性條件下反應。含有可反應羥甲基，不需固化劑，加熱就可以固化。間苯二酚甲醛樹脂合成：可常溫固化，膠接耐久性及其優(yōu)良，多用于集成材。價格昂貴，間苯二酚膠黏劑是由主劑和固化劑在使用時混合而成，主劑一般是含醇的線型間苯二酚樹脂，固化劑為聚甲醛粉末。影響酚醛樹脂質量的因素：原料、甲醛與酚的摩爾比、催化劑、反應溫度和反應時間。酚醛樹脂的改性：1、三聚氰胺改性酚醛樹脂膠粘劑：利用三聚氰胺與苯酚、甲醛反應可生成耐候性、耐磨、高強度及穩(wěn)定性好的、可以滿足不同要求的三聚氰胺-苯酚-甲醛樹脂膠粘劑。2：尿素改性酚醛樹脂膠粘劑：降低酚醛樹脂成本的主要途徑是引入價格低廉的尿素。3、 木質素改性酚醛樹脂膠粘

11、劑：不僅可以降低造紙廢液的污染，而且也能降低成本。4、間苯二酚改性酚醛樹脂膠粘劑：能達到低溫或室溫固化。5、聚乙烯醇縮醛改性酚醛樹脂膠粘劑：可以提高膠層的彈性，降低內應力，克服老化龜裂現象，膠粘劑的初粘性、粘附性及耐水性也有所提高。聚乙酸乙烯酯乳液膠粘劑是以乙酸乙烯脂作為單體在分散介質中經乳液聚合而制得的。聚乙酸乙烯酯乳液膠粘劑優(yōu)缺點：優(yōu)點：1、對多孔材料如木材、紙張、棉布、皮革、陶瓷等有很強的粘合力。2、能夠室溫固化，干燥速度快。3、固化后膠膜無色透明，不污染被粘物。缺點：1、耐水性和耐濕性差。對冷水有一定的耐水性，但對溫水的抵抗性差。2、具有熱塑性，耐熱性差。聚醋酸乙烯脂乳液膠粘劑的硬化過

12、程：是通過將水分蒸發(fā)到空氣中已經被多孔性被膠接物吸收，在高于最低成膜溫度MFFT時，各乳膠粒子中的分鐘相互滲透，相互擴散，聚結為一體而成為連續(xù)透明的薄膜。影響聚乙酸乙烯酯乳液質量的因素：1、乳化劑的影響：在乳液聚合過程中能降低單體和水的表面張力，并增加單體在水中的溶解度，形成膠束和乳化的單體液滴。2、引發(fā)劑用量的影響：減少引發(fā)劑的用量，可以提高產品的聚合度，得到高分子量的產物。3、攪拌強度的影響：，在乳液聚合過程中，攪拌的一個重要作用是把單體分散成單體液滴，并有利于傳質和傳熱。熱熔膠是一種無溶劑的熱塑性固體膠黏劑，在室溫下呈固態(tài)，加熱熔融為流體，冷卻時迅速固化而實現膠接。熱熔膠優(yōu)點：1、膠接迅

13、速，效率高。2、100%固化，不含溶劑，節(jié)約能源，不污染，無毒害。3、能夠反復加熱，多次膠接。4、品種多，用途廣，能膠接各種材料，包括一些難膠接材料。5、性能穩(wěn)定，能制成多種形狀，包裝儲存運輸應用都極為方便。6、膠層耐水、耐酸、耐油，電性能好。熱熔膠缺點：1、需要專門的加熱和涂膠設備。2、耐熱性和膠接強度較低。3、不適于膠接熱敏性材料。熱熔膠基本聚合物作用是使膠黏劑具有必要的膠接強度和內聚強度。包括熱塑性樹脂和熱塑性彈性體及他們的改性物。熱熔膠的制備工藝：間歇式斧式生產，擠出法連續(xù)生產。橡膠型膠黏劑是以合成橡膠或天然橡膠作基料制成的膠粘劑。橡膠型膠黏劑是以合成橡膠或天然橡膠作基料制成的膠黏劑。

14、以氯丁橡膠為基料配以其他助劑的膠黏劑。橡膠型膠黏劑中最重要和產量最大。按制備方法分：溶劑性和乳膠液型優(yōu)點：對極性物質膠接性能良好缺點：1.溶劑型膠黏劑固含低（25%左右），溶劑浪費大，污染空氣，容易發(fā)生火災；2.乳液型膠黏劑干燥慢，膠接強度較低。氯丁橡膠的制備：由氯丁二烯經乳液聚合而制得硫化劑作用：促使橡膠（生膠）發(fā)生硫化反應（即交聯(lián)反應），形成疏松的網狀結構對比混煉法和浸泡法：膠接強度混煉法優(yōu)于浸泡法；貯存性能混煉法優(yōu)于浸泡法；工藝混煉法較麻煩，浸泡法較簡單。聚氨酯膠黏劑的特點 優(yōu)點：1.聚氨酯膠黏劑因含有極性很強，化學活潑性很高的異氰酸酯基和氨酯基，它與含有活潑氫的材料，如泡沫塑料。木材。

15、皮革?？椢?。紙張。陶瓷等多孔材料和金屬，玻璃，橡膠，塑料等表面光潔的材料都有著優(yōu)良的化學膠接力。2.調節(jié)聚氨酯樹脂的配方可控制分子鏈中軟緞與硬段比例及結構，職稱不同硬度和伸長率的膠黏劑。3.可加熱固化，也可以室溫固化。4.固話屬于加聚反應，沒有副產物產生，因此不易使膠合層產生缺陷。5.低溫和超低溫性能特別優(yōu)良，超過所有其他類型的膠黏劑。其膠合層可在-196，甚至-25.下使用。6.具有良好的耐磨，耐油，耐溶劑，耐化學藥品，耐臭氧及防霉菌等性能。 缺點：在高溫，高濕下易水解而影響膠合強度；成本較高。常用的異氰酸酯主要分為芳香族類和脂肪類 芳香族類主要有：TDI（2,4甲苯二異氰酸酯或2，6甲苯二

16、異氰酸酯） MDI（二苯基甲烷4,4二異氰酸酯）溶劑：調整聚氨酯膠黏劑的粘度，便于工藝操作。基本上不含水，醇等活潑氫的化合物。 聚氨酯膠黏劑用的溶劑純度比一般工業(yè)品高。異氰酸酯主要化學反應：a異氰酸酯與羥基化合物的反應 b異氰酸酯與含氨基化合物的反應 c異氰酸酯與水反應聚氨酯的固化機理：（1）單組份聚氨酯膠黏劑的常溫濕固化：單組份預聚體膠是帶有NCO的彈性體高聚物，遇空氣中的濕氣即和水反應生成含有NH2的高聚物（2）雙組份聚氨酯膠黏劑的常溫固化總的來說，聚氨酯膠接機理可以總結為：（1）異氰酸酯與基材活潑氫反應形成化學鍵（2）異氰酸酯與基材含氧、氮等的大極性集團形成氫鍵結合（3）在多孔材料中形成

17、機械膠結（4）在橡膠和部分塑料形成過渡層。環(huán)氧樹脂膠黏劑：凡是含有兩個以上環(huán)氧基團的高分子化合物通稱為環(huán)氧樹脂環(huán)氧樹脂的合成原理：最常用的環(huán)氧樹脂是雙酚A同環(huán)氧氯丙烷反應制造的雙酚A二縮水甘油醚，即雙酚A型環(huán)氧樹脂。環(huán)氧樹脂膠的主要性能指標：（1）環(huán)氧值：指100克樹脂中所含環(huán)氧基的當量數（2）環(huán)氧當量：環(huán)氧當量與環(huán)氧值的換算式：環(huán)氧當量=100/環(huán)氧值按固化劑結構分類：胺類，酸酐類，樹脂類促進劑和抑制劑：含有羥基的醇，酚和水等對固化反應起促進作用；含有羰基，硝基，氰基等基團的試劑對固化反應起抑制作用環(huán)氧樹脂的應用：在木材工業(yè)中應用：主要用于建筑施工現場，家具，裝飾品制造?？捎糜谒N薇科高密度闊

18、葉材料的膠結不飽和聚氨樹脂：一般由不飽和二元酸與飽和二元醇或者飽和二元酸與不飽和二元醇縮聚而成的同時具有酯鍵和不飽和雙鍵的線型高分子化合物。不飽和聚酯樹脂的化學特征：骨架主鏈上具有聚酯鍵和不飽和雙鍵，大分子鏈兩端各帶有羧基和羥基；主鏈上的雙鍵：與乙烯基單體發(fā)生共聚交聯(lián)反應；主鏈上的酯鍵：可發(fā)生水解反應主要原料：（1）二元醇（2）不飽和二元酸（3）飽和二元酸不飽和聚酯樹脂的固化：反應機理同自由基共聚反應的激勵基本相同，不同的是它具有多個雙鍵的聚酯大分子和交聯(lián)劑苯乙烯的雙鍵酯鍵發(fā)生共聚。天然膠黏劑的特點：價格低廉 無毒無害 初粘性好 膠接強度較低 變異性大改性木塑膠黏劑（1）羥甲基化高興（2）酚化

19、改性（3）羥丙基化改性（4）環(huán)氧化改性（5）聚氨酯化改性單寧與醛的反應機理：在堿的催化下，與甲醛發(fā)生反應生成羥甲基酚，繼而發(fā)生縮聚反應，生成亞甲基鍵，最終形成不熔的體型高聚物，起反應機理與PF相同。木材原料膠黏劑：（1）無膠膠合技術 強氧化劑法；酶法 （2）木材液化法：苯液化法：將苯酚液化物與甲醛反應可合成酚醛樹脂蛋白質膠黏劑 蛋白質種類：動物蛋白骨膠 明膠 個蛋白膠，血清蛋白 植物蛋白豆膠等 特點：膠接強度可滿足家具制造、木制品生產的要求；耐熱性、耐水性差、易受菌類腐蝕 來源廣泛 價格低廉 環(huán)保 其他蛋白質類膠黏劑（一）血膠（二）豆膠淀粉膠黏劑 應用：紙張、一般辦公用硅酸鹽水泥。石膏：天然石

20、膏（生石膏） 天然二水石膏（CaSO4。 2H2O）：軟石膏，最常見（簡稱石膏） 天然污水石膏（CaSO4）：硬石膏石膏的性質：生石膏：白色至灰色晶體，密度2.312.32， 性脆。 半水石膏或燒石膏：生石膏在110150加熱轉變。 無水石膏：少石膏進一步加熱至190而制得。反應釜由釜體、攪拌器、減速器三部分組成。一般裝料容積小于反應釜的實際體積。攪拌器：使釜內反應液的反應條件均勻，消除局部過熱現象，避免樹脂反應不均一或局部固化。軸封：主要用于在釜內須減壓抽真空時避免泄露及揮發(fā)性物質的逸出。傳動裝置：由于電機的轉速較高，故一般須通過減速器減速后再與攪拌軸相連接。制膠車間工藝流程：1. 間歇法工

21、藝流程：包括原料準備，將所需原料按比例加入反應釜內，按反應的工藝條件驚醒縮聚反應，形成初期樹脂后，冷卻放料。優(yōu)點：靈活性大，適用于多種品種生產。缺點：生產效率低，需要設備多。2. 預縮合間歇法工藝流程：先把部分原料加入預縮合槽內，然后將預縮合液用幫打入反應釜中再加入剩余的原料，使其在一定的條件下繼續(xù)反應，達到反應終點后，冷卻出料。優(yōu)點：縮短反應時間，節(jié)省能源消耗，縮短生產時間，提高生產效率，仍具單釜操作的靈活性。3. 連續(xù)法工藝流程：是由多個反應釜串聯(lián)組成主反應系統(tǒng)，每個反應釜的摩爾比、PH值和反應溫度都不同。優(yōu)點：副反應少，產品質量穩(wěn)定；能實現自動化生產；所需設備少；生產效率高，生產至少比間歇法提高5-6倍。缺點：對設備的自動化程度及測試手段的要求較高；生產靈活性小，生產品種較單一。制膠廢水常用的方法：吸附法、生物濾池法、活性污泥法。涂料是一類呈流動狀態(tài)，能在物體表面擴展形成薄層，并隨時間延續(xù)與加熱以及供給其他能量，能在被涂飾表面牢固粘附固化，形成具有特定性能的連續(xù)皮膜的物質。舊稱油漆。涂料與膠黏劑、塑料的區(qū)別：1. 塑料：成型后可保持其形狀，而涂料和膠黏劑則不能；2. 膠黏劑：與被膠接物受壓形成膠接層，不能直接產生表面；3. 涂料：依靠自身的表面張力和重力作用，形成涂膜的表面形態(tài)，且暴露在外。涂料作用：保護作用，裝飾作用