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      粘結劑

      • 2018-09-13
      • 作者:加固博士
      • 瀏覽:2454
      粘結劑

      粘結劑是磨料和基體之間粘結強度的保證。隨著化工工業的發展,各種新型粘結劑進入了涂附磨具領域,提高了涂附磨具的性能,促進了涂附磨具工業的發展。粘結劑除了膠料外,還包括溶劑、固化劑、增韌劑、防腐劑、著色劑、消泡劑等輔助成分

      目錄
      1. 1. 型砂粘結
      2. 2. 性能要求
      3. 3. 粘結機理
      4. 4. 應用
      5. 5. 選購
      型砂粘結

      將松散的鑄造砂粘結在一起,使之成為型砂或芯砂的造型材料。粘結劑和砂?;旌虾?,包覆砂粒成為粘結劑膜,使砂?;ハ嗾尺B起來(見圖),從而賦與砂型和型芯以足夠的強度。使其在搬運、組裝和澆注過程中不致變形和破碎。中國古代鑄造所用泥型(古代稱為陶范)的基本材料是粘結能力很強的粘土。隨著技術的發展,泥型中夾有大量砂粒,并逐漸以砂子為主要材料,則粘土就成了粘結劑。粘土至今仍在廣泛使用。后來相繼出現各種無機和有機粘結劑,如植物油、松香、糊精、水玻璃及合成樹脂等。1943年德國J.克羅寧發明用酚醛樹脂作粘結劑制造薄殼砂型。1947年捷克斯洛伐克L.彼德熱拉用水玻璃作為型砂粘結劑,吹CO2氣體使其硬化,制成砂型和型芯。這兩種粘結劑的應用開辟了砂型和型芯以化學方式硬化的新途徑?;瘜W硬化就是將少量硬化劑加入到某些有機或無機粘結劑中,通過它們之間的化學物理作用,達到使砂型和型芯在短時間內硬化的目的?;瘜W硬化砂型澆出的鑄件尺寸精度、表面光潔度和生產率都大為提高,很快得到廣泛使用。自50年代后期起,各國陸續采用呋喃樹脂粘結劑,在加熱的芯盒中制芯1~2分鐘后,型芯即能硬化。

      性能要求

      較理想的型砂粘結劑應具有的特性是:①液體粘結劑的粘度低,混砂時容易與砂?;旌暇鶆?而且混好的型砂流動性好,可以制成形狀復雜的、準確反映模樣表面形狀的砂型和型芯。②硬化速度快,最好不經加熱就能硬化,以節約能源和使用價格低廉的非金屬或鋁合金模樣和芯盒。如能采取先硬化、后脫模的方法,就可顯著提高鑄件的形狀和尺寸精度。③硬化后強度高,能用來制造形狀復雜、截面細薄的型芯,并可減少粘結劑加入量,以便降低鑄件生產成本和減少澆注過程中氣體發生量,減少鑄件產生氣孔缺陷的可能性。④發氣量少,要求粘結劑受熱發氣緩慢、量少。對于鑄鋼和球墨鑄鐵等類鑄件還要求粘結劑的含氮量低,以防止產生皮下氣孔、針孔等缺陷。⑤潰散性好,粘結劑受到高溫作用能自行分解潰散,以防止鑄件凝固后產生內應力、裂紋,并使鑄件容易清砂。此外,還要求粘結劑不易吸潮或變質,混砂后可使用時間長,不粘附模樣和芯盒,對人體無害,對環境無污染,來源豐富,價格低廉等。

      粘結機理

      由膠黏劑與被粘物形成的粘合存在著吸附作用與吸附理論、靜電作用與靜電理論和擴散作用與擴散理論這三種理論解釋。 

      1、吸附作用與吸附理論吸附理論認為粘結力主要產生與膠粘體系的分子作用,存在兩個階段,第一階段是液體膠黏劑分子借助于熱布朗運動向被粘物表面擴散,使兩者所有的極性基團或鏈接相互接近。第二階段是吸附力的產生,當膠黏劑和被粘物兩種分子間的間距達到1-0.9mm時,兩種分子便會產生吸附作用,直至他們之間的距離達到最大穩定的狀態,粘結力的大小與膠黏劑的極性有關,但主要是取決于膠粘體系分子在接觸區的稠密程度。

      2、靜電作用與靜電理論當膠黏劑-被粘物體系是由一種電子給予體-電子接受體的組合形式時,就會在界面區兩側形成雙電層,雙電層電荷的性質相反,從而產生了靜電吸引力。但靜電作用僅存在于能夠形成雙電層的黏合體系,因此不具備普遍性,且絕對不是對黏合起主導作用的因素。

      3、擴散作用與擴散理論兩種聚合物在具有相容性的前提下,當它們相互緊密接觸時,由于分子的布朗運動或鏈段的擺動會產生相互擺動的現象,擴散結果導致界面的消失和過渡區的產生,黏合體系的擴散作用產生了牢固的黏合結構。在黏合體系中適當降低膠黏劑的分子量有助于提高分散系數,改善黏合性能。聚合物分子鏈排列堆積的緊密程度不同,其擴散行為有顯著的不同。大分子內有空穴或分子間有空洞結構者擴散作用就比較強。擴散作用還受到兩聚合物的接觸時間、黏合溫度等因素的影響。一般是接觸溫度越高,時間越長,其擴散作用也越強,由擴散作用產生的粘合力就越高。

      應用

      尼龍是一種韌性很好的材料,分子中有大量的酞胺基和端梭基等,可以和環氧基發生反應,生成新型交聯結構的高分子材料??纱蟠筇岣攮h氧膠粘劑的膠接強度和韌性。劉開慶網用石油發酵尼龍作為基本材料,進行了環氧膠粘劑的改性研究,該尼龍是由8-24個碳原子碳鏈組成的混合二元酸和混合二元胺共聚而成,酞胺鍵含量低,所以吸水率低于其它尼龍品種,同時具有耐磨系數小,柔韌性好等優點。用該尼龍與環氧樹脂混合制得的膠粘劑其剪切強度可以達到45MPa以上。聚礬改性環氧樹脂膠粘劑是20世紀70年代研發的一種新型航空結構膠粘劑,與環氧一丁睛和環氧一尼龍等膠粘劑相比,聚礬結構上的獨特性(二苯礬基、醚鏈和異丙叉鏈)賦予其優良的特性,即二苯礬基賦予聚楓耐熱性和抗氧化性;醚鏈和異丙叉的存在可以改善聚礬的加工性,醚鏈亦賦予聚楓以韌性。因此,用它改性環氧樹脂制備的膠粘劑在很寬的使用溫度范圍(-55-175cC)內,具有高強度,高韌性的優良綜合性能網。楊卉等研究了不同分子量的環氧預聚物對雙酚A型雙官能團環氧樹脂/聚礬(PSF)/固化劑(二氨基二苯基礬,DDS)體系相分離結構的影響。研究發現:環氧預聚物分子量較小時,凝膠點和玻璃化是影響相結構的關鍵因素;環氧分子量較大時,環氧擴鏈后粘度的變化則成為抑制相分離的重要因素。電子顯微鏡(SEM)結果表明改變環氧預聚物分子量可以達到調控相結構的目的,隨著預聚物分子量的增大,體系的微區尺寸減小。

      選購

      1.根據被粘接材料的化學性質來選擇

      被粘接材料有的是含有一些極性基團,因此必須選擇可與它起化學反應的粘合劑,這樣可以提高接頭的強度。

      2.根據被粘接材料的物理性質來選擇

      它包括被粘接材料的表面張力,對粘合劑中溶劑的溶解度,以及被粘接材料的表面特性,如剛性、彈性、韌性等。

      3.根據膠粘接頭的特殊要求來選擇

      因為粘接材料有各種各樣,使用的場合和條件也是千變萬化,因此必須根據對粘結接頭的具體要求來選擇合適的粘合劑,它包括了抗張、抗彎、抗剝離及抗沖擊等力學強度和耐高溫、耐水、耐油、耐低溫等性能以及光學、電磁等特殊功能。

      4.根據需要固化的條件來選擇

      粘合劑的固化受到溫度、壓力、時間及空氣等條件的影響,有的粘合劑需加熱固化,有的需加壓固化,有的則需隔絕空氣,因此應根據使用場合需要的條件選擇相應固化條件的粘合劑。

      關鍵詞: 粘結劑
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