胶黏剂课件第二章.ppt

第二章木材用胶粘剂 主讲 付丽华化学化工学院 木材的结构有何特点 木材黏结的情况有几种 影响木材黏结效果的因素有哪些 木材黏结时应如何操作 木材用胶粘剂有何特别要求 木材胶粘剂的种类有哪些 基料 思考题 第二章木材用胶粘剂 本章内容及教学要求 要求深刻理解与熟练掌握的重点内容有 木材粘接的基本情况 影响木材粘接的各种因素 木材用胶粘剂的配方与生产 要求一般理解与掌握的内容有 木材用胶粘剂的现状与发展 木材用胶粘剂的应用 木材的构造与性质 难点 影响木材粘接的各种因素 木材用胶粘剂的配方 第一节木材用胶粘剂的概况 1 1前言1 2发展趋势1 3木材用胶粘剂的应用 1 2发展趋势 1 减少胶粘剂中游离醛的含量2 功能性木材胶粘剂将得到较快发展 3 对环境无污染及无毒的改性蛋白质胶4 热熔胶和压敏型胶5 利用森林资源来制造木材胶粘剂6 无机胶粘剂7 胶粘剂生产向集约化转化 8 环保型胶粘剂将成为合成胶粘剂的主流 9 氯丁胶 俗称万能胶 产量下降 1 3木材用胶粘剂的应用 1 在胶合板中的应用2 在刨花板中的应用3 在纤维板中的应用4 在细木工板中的应用5 在装饰板中的应用6 在家具制造中的应用7 在木器中的应用8 在建筑结构件的制造和内部装修中的应用 图2 1刨花板的加工过程 第二节木材的构造与性质 由各种细胞构成 管胞 木纤维是细胞的主要部分 对木材的性质产生决定性的影响 一 组织结构 图2 3木材材质的三个相互垂直切面a一横切面 b 纵向切面 c 切向纵切面 图2 4木材的化学组成图 二 化学组成 1 比重 真比重 1 45 1 60 假比重 0 3 0 82 水分 自由水 结合水3 膨胀收缩性 木材因吸湿或烘干而发生的膨胀与收缩 因切面方向不同而不同 切线方向的膨胀率是半径方向膨胀率的2倍左右 长度方向是切线方向的1 10左右 三 物理性质 四 机械性质 1 随木材切面的方向而改变 压缩强度的异向性 纤维轴向 半径轴向 切线轴向 6 5 1 1弹性系数的异向性 纤维轴向 半径轴向 切线轴向 20 2 12 木材由于反复负荷作用的疲劳极限应力大约为基本强度的1 2 各种强度一般随含水率的增加而降低 第三节木材粘接的基本情况 一 粘接机理 依靠机械镶嵌作用和分子间作用力发生粘接 但起主要作用的还是分子间的物理或化学作用 二 木材胶粘剂应具备的特点 1 胶粘剂应具有极性 2 胶粘剂应具有适当的湿润性 3 胶粘剂应具有适当的酸碱度 4 胶粘剂应具有适当的分子量 三 木材胶粘剂的选用原则 1 粘接强度 2 胶粘剂的操作性能 3 接头的耐久性 1 粘接强度 粘接结构件的结构类型 接头的受力情况 图2 5粘接层所受应力的基本形式 3 接头的耐久性 图2 6木制品粘接中几种常用的粘接接头 第四节影响木材粘接的各种因素 一 木材的相对密度 木材树种和胶接强度大致取决于木材的相对密度 一般胶接强度随相对密度的增大而升高 但胶接耐久性较差 粘接更困难 相对密度低 镶嵌作用加强 内应力减少 二 木材的收缩膨胀率 1 粘接体系内应力来源 1 胶层固化 体积收缩 收缩应力 2 胶层与木材膨胀系数不同 在受热 冷 时产生热应力 若材料的收缩率差别太大 应事先采取使木材的尺寸变化减少的措施 有 1 用酚醛树脂处理木材 2 采用弹性优良的胶粘剂进行粘接 3 往胶粘剂中加入易蠕动的物料 4 加入适当填料 5 选择适当固化工艺 三 木材的含水率及干燥历程 粘接之前预先把木材含水率控制在适当的范围 且因所采用的胶粘剂而异 但含水率高的木材在粘接时 固化时间往往需要延长 若将木材置于温度比较高的情况下长期进行干燥 木材表面会发生疏水化使润湿性恶化 应预先喷以1 的硼砂或硼酸溶液可防止发生木材表面的疏水化及防虫蛀 四 木材的纤维走向 木材是一种三向 纤维向 切线向 半径向 三断面 横断面 径切面 弦切面 的异向性材料 对不同的方向 各种机械物理性质有显著的不同 在进行木材粘接加工的时候 粘接件的纤维方向可以是互相垂直 互相平行或互相成某种角度 一般而言 纤维走向的角度越大 胶接强度越低 五 木材的抽提成分 可抽提成分 油脂 树脂 精油 果胶 蛋白抽提成分的副作用 在粘接时候发生较明显的干扰 妨碍作用 在胶粘剂的润湿 浸透 固化等粘接的各个过程中都会产生复杂的影响 一般而言 抽提成分越多的木材 难于充分润湿 粘接效果差 若对其表面进行预处理 除去抽提成分 则润湿状况会得到改善 胶接强度提高 处理方法 物理处理 喷砂 化学处理 溶剂抽提 依具体情况而定 抽提成分多的木材处理时应避免在高温下长时间进行干燥 大致为酸性 可间接地影响涂布胶粘剂的固化时间 但木材的比重大于0 8时 其pH值对胶接强度有比较大的影响 对于树龄高的木材 其pH值较低 会阻碍胶粘剂的固化 可用碳酸钠溶液处理来解决这一问题 六 木材的pH值 七 木材的表面状态 木材表面的构造根据加工过程及加工方法 木材成分的分布有所不同 具体情况比较复杂 与其他材料类似 随着粗糙度的增加 表面积增加 胶接强度增大 在适当的范围 处理好的木材平面最好是在尽可能短的时间内进行粘接 否则结果是木材的润湿性和胶接强度降低 八 胶粘剂的粘度 粘度对胶粘剂的流动性 浸润性 涂布等有重要的影响 应对胶粘剂在涂布 堆积 热压等各个过程中粘度的变化予以考虑 使之在各个阶段有相应的适当粘度 九 胶粘剂的表面张力 影响胶粘剂的浸透及湿润 表面张力较低的胶粘剂易于进行浸透及湿润 故可考虑在某些胶粘剂中添加少量的表面活性剂以降低胶粘剂的表面张力 使胶接强度得以提高 十 胶粘剂的pH值 对某些胶粘剂的适用期及固化时间一定的影响 因而间接地影响胶接强度 但对木材粘接的耐久性影响较大 会加速树脂的老化 一般而言 胶粘剂的pH值不应低于3 5 涂胶量 随木材的种类与表面状态而改变 与涂布的方法也有一定的关系 堆放干燥 时间及条件会影响到下一步加压固化的周期与最终粘接强度 加压固化压力与温度 压力应按照具体的木材种类及表面状态进行选择 并且应当考虑胶粘剂的品种及性能 选择的温度主要根据胶粘剂快速固化的条件及快速蒸发胶料中的水分必须的热量来决定的 十一 粘接操作 影响因素 涂胶量 堆放干燥 加压固化的压力与温度等 第五节木材用胶粘剂的配方与生产工艺 一 木材用胶粘剂的种类 1 天然胶 蛋白质胶 动物蛋白胶 皮 骨胶 血胶 植物蛋白胶 豆粉胶 豆蛋白胶 淀粉胶 玉米淀粉胶等 现在用的少 2 合成树脂胶粘剂 a 合成树脂 缩聚树脂胶 酚醛树脂胶 脲醛树脂胶 三聚氰胺甲醛树脂胶 环氧树脂胶 b 加聚树脂胶 聚醋酸乙烯酯乳液 醋酸乙烯酯 乙烯共聚乳液 醋酸乙烯酯 乙烯共聚物 c 合成橡胶结构型胶 氯丁酚醛树脂胶等 二 木材用胶粘剂的配方与生产 脲醛树脂胶已成为世界各国木材工业 尤其是人造板行业的主要胶种 日本80 的胶合板 几乎100 的刨花板 德国 原西德 75 的刨花板 英国几乎100 的刨花板均使用脲醛树脂胶 我国人造板80 以上使用脲醛树脂胶 年消耗量增长很快 2000年全国脲醛树脂胶粘剂的耗量已达30万t以上 1 脲醛树脂胶粘剂 1 1脲醛树脂胶粘剂的优缺点 优点 胶合强度高 固化快 操作性能良好 且原料易得 成本低廉 胶液为无色透明或呈乳白色 不污染木材胶合制品 有较好的耐水性 耐热性及耐腐性 与蛋白胶相比较 并且使用方便 缺点 固化时收缩率大 易发生裂缝 甲醛问题 1 2反应机理 尿素与甲醛在催化剂作用下缩聚而成 产品牌号较多 有液状和粉状两种 能在室温或加温时较快固化 但固化时收缩率大 易发生裂缝 可采用与其他树脂胶粘剂共用 1 加成反应 2 缩聚反应 3 固化反应 1 3工艺流程 1 4配方 表2 1脲醛树脂胶配方 1 加甲醛 用氢氧化钠调节PH为7 5 8 0 2 40 加入第一批尿素 3 4 在30min内升至温80 保温1h 再加入第二批尿素 1 4 3 80 保持30min PH为6 0 6 5 以氯化铵溶液调节PH为5 0 5 3 4 PH为5 0 5 3时 保温60 90min 在保温约20 30min时反应液开始浑浊 当粘度达到5 10 2Pa s后 用氢氧化钠中和反应液至PH为6 0 内温降至60 开始减压脱水 1 5生产过程 5 脱水过程 内温不宜超过65 当脱水量达到计算水量时停止脱水 通水冷却 并用氢氧化钠调节