环保粘合剂粘接工艺条件研究

论文总字数：16773字

目 录

摘要 2

英文翻译 3

1.背景概述 4

1.1环保粘合剂概述 4

1.1.1环保粘合剂的分类 4

1.1.2环保粘合剂的发展状况及趋势 5

1.2木材粘接工艺条件 5

1.2.1粘接工艺的定义 6

1.2.2木材粘接工艺条件对拉力测定的影响 6

1.3本论文研究的意义 7

1.4本论文研究内容 7

2.材料与方法 7

2.1材料及试剂 7

2.2实验方法 7

2.2.1木板选材 8

2.2.2木板涂胶方法 8

2.2.3木板涂胶量计算 8

2.2.5木板冷压时间 9

2.2.6木板热压温度、热压时间 9

2.2.7木板拉力测定 9

2.2.8木板耐水性测定 10

3. 结果与分析 10

3.1木板胶用量测定结果 10

3.2木板涂胶后冷放时间研究结果 11

3.3木板涂胶后冷压时间研究结果 12

3.4木板涂胶后热压时间研究结果 13

3.5木板涂胶后热压温度研究结果 14

3.6木板耐水性测定结果 15

4.结论与展望 16

参考文献： 17

环保粘合剂粘接工艺条件研究

罗 鑫

,China

Abstract：Also known as adhesive . In a broad sense, is widely used in wood processing, Bio Medical, textile printing and dyeing, construction engineering, footwear, leather, machinery, electronics, automotive, aerospace and other industries and high-tech field, become indispensable in modern industry and national defense industry of a material, development of low toxicity and non-toxic environmental protection type adhesive has become the mainstream. But environmental protection adhesive bonding strength, water resistance, limiting its application. The starch adhesive as raw material, from mechanical properties of different cooling time, cold effect of reduction time, hot pressing time and hot pressing temperature on properties of environmentally friendly adhesive bonding. The experimental results show that:the optimal process conditions are obtained: In the block area (5.00×5.00cm²) when a certain amount of adhesive is 0.87g, put cold time of 40min, cold time of 3h, pressing time of 6min, hot temperature of 135Celsius, water resistance: 30Celsius boiled, 30min, Rally value: 3934 / N.

Keywords: Environmental protection adhesive; process conditions; adhesive properties

1.背景概述

随着社会经济和生活水平的提高，粘合剂在人们的日常生活和工艺生产中发挥着越来越重要的作用^[1]。由于粘合剂具有应用领域广、运用简便、经济效益高等特点，因此,无论是在高精尖技术中还是在一般的现代化工业中，粘合剂都发挥着非常重要的作用。随着我国环保法规的日趋完善和人们环保意识的不断深化，环保型粘合剂将成为未来胶粘剂市场的主流。

1.1环保粘合剂概述

粘合剂是一种能够把不同类或同类的材料紧密结合在一起的有机高分子化合物^[2]，以能起粘接作用的原料为主体，辅以溶剂、增塑剂、增粘剂、交联剂、固化剂、渗透剂、填料等，通过物理、化学或者两者相结合使用的方法而配制成的成分较为复杂的能在两物体的界面相粘接的混合体系^[3]。而环保粘合剂是指在使用过程中对人体无伤害，绿色环保等的粘合剂。

1.1.1环保粘合剂的分类

（1）无溶剂型胶又称反应胶，是将可进行化学反应的两组分分别涂刷在粘合的材料表面，在一定条件下组分紧密混合， 进行化学反应达到交联的目的。两组分必需对各自的粘合物具有较强的粘合性，并且反应的时间、压力、温度等工艺条件合适^[4]。据报道， 我国研制出一种以聚异丁烯类聚合物为主体，其相对分子质量较低，配以各种添加剂制备的新型单组分无溶剂型密封胶^[5]。目前这种胶粘剂主要有热熔胶。该类胶没有污染、固化速度快、粘接面广，适用于连续生产、便于存储和运输^[6]。

（2）水性胶粘剂是一个年代久远的品种， 在古代人们全是用含有骨胶、干酪素等天然物系的水溶性高分子做胶粘剂的。到了20 世纪60 年代初，这个领域才有了新的发展^[7]。近年来， 在胶粘剂开发研究中， 推行安全无公害化， 特别是无溶剂化，促进了水基胶粘剂的发展^[8]。水基性胶粘剂即用水作为分散介质的胶粘剂， 又分为水溶型胶粘剂、水分散型胶粘剂和水乳型胶粘剂， 是环保胶粘剂的一大类。水性胶粘剂就是以水为高聚物的分散介质， 当高聚物溶于水， 称为水溶性胶粘剂， 而当高聚物借助乳化剂的作用， 分散于水中， 则称为水乳型胶粘剂^[9]。水性胶粘剂的优点有:对环境友好、无毒、不可燃、固含量高、可用现有的应用设备和设备较易清洗。例如水性丙烯酸酯胶粘剂通过有机硅改性水性丙烯酸酯， 能赋予丙烯酸酯乳液一些新的性能^[10]。

（3）无机胶粘剂是由无机盐、无机酸、无机碱和金属氧化物等组成的一系列范围相当广泛的胶粘剂。无机胶粘剂是一种新型胶粘剂，品种很多，按照固化条件分为气干型、水固型、热熔型以及反应型^[11]。其特点有： 耐油、耐辐射、不老化，耐久性好，但是不耐酸、碱的腐蚀、耐水性较差，脆性较大，不耐冲击。可以室温固化，基本不收缩，有的反而略有膨胀。套接、槽接粘接性强度高，不宜平接。

（4）天然胶和改性天然胶是人类最早使用的胶粘剂， 至今已有数千年的历史， 在人类社会发展和历史进程中， 却起了很大的促进和推动的作用， 此类胶原料易得、生产工艺简单、使用方便、一般为水溶性， 且大多无毒。天然胶粘剂的品种很多， 可以分为： 植物胶粘剂、动物胶粘剂、矿物胶粘剂和海洋生物胶粘剂等， 而按照化学结构可以分为： 葡萄糖衍生物、氨基酸衍生物以及其他天然树脂胶粘剂^[12]。

1.1.2环保粘合剂的发展状况及趋势

我国的粘合剂的发展非常迅速，是从1958年进入规模化生产和应用的^[13]。改革开放以来,我国粘合剂产业发展快,产量快速增长,质量不断提高, 年平均增长率为19.5%。目前，胶粘剂的应用已经越来越广泛，在经济社会的各个部门中充当着重要的角色。近年来,我国开展对于环保粘合剂的研究。而淀粉作为一种便宜易得,无毒环保的天然高分子原料,用于胶粘剂行业具有低成本,无污染的优点^[14]。但原淀粉无论是物理性能还是化学性能上都存在缺陷^[15]。学界通过改变淀粉自身性能使其具备一定的粘合能力。通过使用主要原料淀粉、聚乙烯醇,高锰酸钾为氧化剂,硼酸为交联剂,水为溶剂,来研究合成无毒环保型改性玉米淀粉粘合剂的适宜条件（王书丽，2015）。通过对玉米淀粉进行氧化、糊化处理,再复配以聚乙醇、干酪素等高分子物质,提高原淀粉的初粘性,缩短干燥时间,增强粘结强度,同时改善其它性能,能够使其达到工业胶粘剂的应用要求（于虎，2009）。也有采用使淀粉水解来增强其粘合能力（张志君，2015）。但是对于过为复杂的改变淀粉的化学性质，不利于实际的环保效应，其对环境可能产生一定的危害。

1.2木材粘接工艺条件

结合粘接过程木材被粘面表面处理、涂胶量、冷放时间、冷压时间、热压时间、等主要工序,讨论粘接工艺方式和粘接过程控制对拉伸试件粘接强度分散性的影响。结果表明,在粘接过程中采用适当的表面处理方法、涂胶方式^[16],确定适当的加压压力、涂胶厚度和固化条件,有利于减小粘接件拉伸强度数据的分散性并提高粘接强度。

1.2.1粘接工艺的定义

粘接工艺是指用粘合剂将两个物体粘在一起的工艺技术。关于粘接的研究领域涉及到多个基础学科。图1表明“粘接”是物理、机械、化学等多门自然科学学科的交叉领域^[17]，同时与表面科学、聚合物材料、接头设计等多个研究领域密切相关。这些相关学科对于粘合剂在工业中的应用能够起到重要的理论指导和推动作用。

图1. 粘接科学与相关交叉学科

1.2.2木材粘接工艺条件对拉力测定的影响

一般情况下,当材料的可靠度要求一定时,材料的使用应力不仅取决于材料的平均强度,而且还取决于强度值的分散性,分散性越大,即标准差越大,材料的使用应力越小^[18]。因此,对影响胶接性能的有关因素实行严格控制,以减小粘接强度的分散性,对提高其可靠性是非常重要的^[19]。

理想情况下,当2粘接面拼合很好时,胶层越薄,内应力越小,粘接强度越高,但实际上,粘接面贴合后总是存在一定间隙,因此,胶层需要有一定厚度。胶层厚度是决定胶接强度的因素之一,胶层太厚,会因体积收缩造成内应力增大而导致粘接强度下降,而胶层太薄又容易缺胶,因此,要根据拼合缝隙、胶粘剂黏度以及加压压力等因素确定胶层厚度^[20]。

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