包装用胶粘剂

1、包装用胶粘剂包装用胶粘剂韩雁明韩雁明中国林业科学研究院中国林业科学研究院基础要点，注意事项基础要点，注意事项设计原则，我们开发过的设计实例（重点）设计原则，我们开发过的设计实例（重点）一、包装用胶粘剂的体系组成与配方设计原则一、包装用胶粘剂的体系组成与配方设计原则体系组成与分类体系组成与分类几种包装胶实例的粘接机理几种包装胶实例的粘接机理界面与破坏界面与破坏配方设计原则配方设计原则设计实例：设计实例：功能型有机硅胶粘剂功能型有机硅胶粘剂异质材料间的粘接异质材料间的粘接二、主要包装用胶粘剂介绍，二、主要包装用胶粘剂介绍，木材、纸质、塑料木材、纸质、塑料等包装用胶等包装用胶粘剂及粘接技术粘剂及粘接

2、技术脲醛树脂胶粘剂脲醛树脂胶粘剂三聚氰胺甲醛树脂胶粘剂三聚氰胺甲醛树脂胶粘剂改性淀粉胶粘剂改性淀粉胶粘剂聚乙酸乙烯酯乳液胶粘剂聚乙酸乙烯酯乳液胶粘剂热熔胶粘剂热熔胶粘剂丙烯酸酯胶粘剂丙烯酸酯胶粘剂环氧树脂胶粘剂环氧树脂胶粘剂聚氨酯胶粘剂聚氨酯胶粘剂基础要点基础要点注意事项注意事项三、新型包装胶粘剂的发展三、新型包装胶粘剂的发展绿色化、功能化绿色化、功能化设计思路，开发实例：设计思路，开发实例：绿色聚氨酯胶粘剂绿色聚氨酯胶粘剂阻燃功能阻燃功能功能型绿色纳米填料功能型绿色纳米填料功能型有机硅胶粘剂功能型有机硅胶粘剂一、包装用胶粘剂的体系组成与配方设计原则一、包装用胶粘剂的体系组成与配方设计原则一、

3、包装用胶粘剂的体系组成与配方设计原则一、包装用胶粘剂的体系组成与配方设计原则体系组成与分类体系组成与分类几种包装胶实例的粘接机理几种包装胶实例的粘接机理界面与破坏界面与破坏配方设计原则配方设计原则设计实例：设计实例：功能型有机硅胶粘剂功能型有机硅胶粘剂异质材料间的粘接异质材料间的粘接复合包装材料的组成复合包装材料的组成基材层合粘合剂封闭物及热封合材料印刷与保护性涂料常见基材常见基材纸张玻璃纸铝箔及蒸镀铝材料尼龙取向尼龙BOPPBOPET共挤塑包装材料层合粘合剂层合粘合剂溶剂型和乳液型热塑性和热固性挤塑粘合剂蜡及蜡混合物 市面日常1、包装用胶粘剂的组成 ： 必备成分粘料： 胶粘剂配方中起粘附作用

4、的主要物质。 有机物有机物无机物无机物天然类天然类合成类合成类葡萄糖衍生物葡萄糖衍生物氨基酸衍生物氨基酸衍生物天然树脂天然树脂沥青类沥青类树脂型树脂型橡胶型橡胶型复合型复合型热塑性热塑性热固性热固性硅酸盐硅酸盐硼酸盐硼酸盐磷酸盐磷酸盐金属氧化物金属氧化物决定基础性能 充分成分辅料 ：交联剂 ：固化剂，直接参与化学反应使胶粘剂固化的成分促进剂，促进化学反应使胶粘剂低温、快速固化的成分偶联剂，通过架桥作用，与胶粘剂及被粘物发生化学反应而提高强度的成分。 决定基础工艺 充分成分辅料 ：填料 增粘剂，能增加胶液粘性或扩展胶粘剂粘接范围的固体物质（粘接，反应） 增稠剂，为增加胶粘剂的表观粘度而加入的非粘

5、性固体物质（操作，工艺） 充分成分辅料 ：填料 填料的作用有利操作：触变、粘度缓冲应力：温度、缩聚提高强度：交联赋予功能：导电、导磁、导热 功能型填料设计常用材料：有机物： 淀粉、蛋白、单宁、木粉、木素无机物： 炭黑、钛白、锌白、炭白、膨润土、高岭土金属粉末：铜、铝、铁 充分成分辅料 ：稀释料 ：用来降低胶粘剂固体含量及粘度的液体添加成分 充分成分辅料 ：增韧剂（不破坏）、增塑剂（保留形变） 用于改善胶粘剂的脆性，提高其韧性等。其它 ：防火剂、防老剂、防腐剂、阻聚剂2、包装用胶粘剂的分类（四种分类方法）按固化方式分类 ： 溶剂挥发型 化学反应型 冷却冷凝型 按物理表观形态分类 ： 液态型：水溶

6、液、非水溶液、乳液（胶乳）、无溶剂型。 固态型：粉状、片 块状、胶膜。 带状：粘附型、热封型。 膏状与腻子型按主要化学成分分类 ： 无机胶粘剂：硅酸盐类、磷酸盐类、硫酸盐类、陶瓷。 有机胶粘剂：天然有机胶粘剂合成有机胶粘剂按用途分类 ： 结构胶：脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、酚醛树脂等 非结构胶：聚醋酸乙烯、聚丙稀酸酯、淀粉类、橡胶类等 特种胶：导电胶、导热胶、光敏胶等 一、包装用胶粘剂的体系组成与配方设计原则一、包装用胶粘剂的体系组成与配方设计原则体系组成与分类体系组成与分类几种包装胶实例的粘接机理几种包装胶实例的粘接机理界面与破坏界面与破坏配方设计原则配方设计原则设计实例：设计实例：功能型有

7、机硅胶粘剂功能型有机硅胶粘剂异质材料间的粘接异质材料间的粘接包装胶粘剂粘接机理包装胶粘剂粘接机理1、机械理论 （产生胶接力的第二位次要因素） 依据：粗化增强 套接强度搭接强度 解释：机械结合力与摩擦力有关。它必然与压力、表面不平整度有关。 机械摩擦力 润湿液体胶粘剂渗透 变定 胶钉、钩、锚 胶接接头 实例： 机械结合理论对于木材这种多孔质的被胶接材料显得尤为重要（木材表面存在的大量的纹孔和暴露在外的细胞腔是形成胶钉作用的有力条件）。 无机胶中氧化铜与磷酸的固化反应，套接强度搭接强度（对接强度）；不足：无法解释化学处理的增强作用,不能解释非多孔性材料（如玻璃）的胶接。 2、 扩散理论（胶粘剂分子

8、与被粘物通过相互扩散产生分子缠绕强化结合而产生胶接强度） 例证：塑料冷封接塑料热熔接 解释：过渡层 大分子摩擦力 润湿T、P热塑性液胶 扩散穿插 介面消失 胶接接头 帚化 溶剂挥发 扩散理论认为：高分子化合物之间的胶接作用与它们的互溶特性有关。当他们极性相似时有利于互溶扩散。 依据扩散的热力学条件，只有同类高分子化合物才能互溶和扩散，因此扩散理论（适用于解释同种或结构、性能相近的高分子化合物的胶接）。 依据扩散的动力学条件，适当降低分子量，提高两种聚合物的接触时间和胶接温度，都将增强扩散作用，提高胶接强度。 不足：不能解释三相交联物质的胶接现象，不能解释金属与陶瓷、玻璃等无机物的胶接现象。 3

9、、 吸附理论 依据：近程分子力即范德华力的客观存在 解释： 根据吸附作用能可知：胶粘剂与被胶接物极性越大，接触得越紧密，吸附作用越充分，物理吸附对胶接的作用越大。吸 附 近程分子力 润湿T、P胶液 比表面靠近 100 nm 胶接接头 T、P 实例：醋酸乙烯-氯乙烯-顺丁烯二酸共聚物胶接玻璃，剥离强度与羧基浓度有关。 物理吸附是固体表面由于范德华力的作用能够吸附液体和气体。范德华力包括偶极力、诱导偶极力和色散力。 吸附理论优点：把胶接理论与分子间作用力联系在一起。 吸附理论不足： 不能解释胶粘剂与被胶接物之间胶接力大于胶粘剂本身的强度这一事实。 不能解释胶接力的大小与剥离速度有关的事实。4、 化

10、学键理论（胶接作用是化学键力作用的结果，化学键力包括离子键、共价键和金属键） 依据： 化学处理 新相生成 解释： 不足：无法解释惰性物质胶接 化学键 化学键力 润湿、迁移 T、P胶液 接触 化学反应 胶接接头 活性基团 实例：聚氨酯胶接木材、皮革等。 化学键形成途径：l 通过胶粘剂与被胶接物中的活性基团形成化学键：如活泼氢与-NCO、-COOH、-COCL反应：这类反应可能发生在羧基橡胶与聚酰胺类纤维或塑料的体系中。如羟基与-NCO、环氧基、R-CH2-OH反应：如异氰酸酯或环氧树脂胶粘剂与纤维素、玻璃粘接时，可能发生上述反应。l 通过偶联剂使胶粘剂与被粘物之间形成化学键偶联剂：一般含有两类基

11、团。其中一类可与胶粘剂分子发生化学反应；另一类基团或其水解形成的基团，可与被粘物表面的氧化物或羟基发生化学反应，从而实现胶粘剂与被胶接表面的化学键连接。应用最多的偶联剂是硅烷及其衍生物。其通式为： X3Si(CH2)nY其中X为可水解的基团，水解后生成羟基并与被胶接表面的基团发生反应。Y是能与胶粘剂发生反应的基团。硅烷基过氧化物偶联剂，它在热的作用下分解成自由基，可与烯类聚合物发生作用，从而促进烯类聚合物的胶接。l 对于难粘的塑料，通过表面处理获得化学基团，与胶粘剂形成化学键 如：聚乙烯薄膜经电晕放电处理可产生-CO、-OH、-ON2、-NO3等活性基团，胶接时，与相应的胶粘剂分子可发生化学反

12、应。金属材料的表面处理。如氧化、阳极化处理或酸洗处理均可产生活性氧化层，与水可以形成水合结构Me-OH。胶接时与胶粘剂可发生化学反应。 化学键理论不足：无法解释大多数不发生化学反应的胶接现象。一、包装用胶粘剂的体系组成与配方设计原则一、包装用胶粘剂的体系组成与配方设计原则体系组成与分类体系组成与分类几种包装胶实例的粘接机理几种包装胶实例的粘接机理界面与破坏界面与破坏配方设计原则配方设计原则设计实例：设计实例：功能型有机硅胶粘剂功能型有机硅胶粘剂异质材料间的粘接异质材料间的粘接包装胶粘剂的胶接破坏包装胶粘剂的胶接破坏 以木材包装粘接为例：胶接接头的微观结构接头接头强度强度内聚强度内聚强度 粘附强

13、度粘附强度 胶层内聚力胶层内聚力 被粘物内聚力被粘物内聚力 机械摩擦力机械摩擦力 大分子摩擦力大分子摩擦力 近程分子力近程分子力 化学键力化学键力 静电力静电力 胶层内聚力被粘物内聚力被粘物内聚力机械摩擦力 大分子摩擦力 近程分子力 化学键力 静电力 包装胶接破坏 胶接接头在材质上是不完全连续的，通常是应力集中部位，在外力和环境应力的作用下，可能导致接头破坏。单位单位胶接面积或单位胶接长度上所能承受的最大载荷称为接头的胶接面积或单位胶接长度上所能承受的最大载荷称为接头的破坏强度。破坏强度。 破坏类型：被胶接物破坏内聚破坏界面破坏混合破坏 被胶接物破坏和胶粘剂的被胶接物破坏和胶粘剂的内聚破坏内聚

14、破坏，主要取决于二者，主要取决于二者材料材料自身的强度自身的强度。当然还与材料内部的缺陷、构成接头后体系内部。当然还与材料内部的缺陷、构成接头后体系内部胶层厚度，被胶接物表面处理状况，组分间相互作用等有关。胶层厚度，被胶接物表面处理状况，组分间相互作用等有关。 界面破坏界面破坏的原因是被胶接材料的可粘性差造成的。的原因是被胶接材料的可粘性差造成的。 在理想的条件下，即没有界面区存在时，其破坏强度主要在理想的条件下，即没有界面区存在时，其破坏强度主要取决于胶粘剂与被胶接物之间的取决于胶粘剂与被胶接物之间的粘结强度粘结强度。这种混合破坏的情。这种混合破坏的情况，在各种材料强度相近时特别容易发生。另

15、外，接头破坏类况，在各种材料强度相近时特别容易发生。另外，接头破坏类型会随着各种条件的变化而转变型会随着各种条件的变化而转变。2 2、影响接头破坏的因素、影响接头破坏的因素弱界面层弱界面层内应力内应力环境应力环境应力 2 2、影响接头破坏的因素、影响接头破坏的因素弱界面层 弱界面层主要对弱界面层主要对物理吸附物理吸附为主的为主的胶胶接体系产生影响，接体系产生影响，对胶接接头起破坏作用的三种情况对胶接接头起破坏作用的三种情况: :1.1.胶接强度主要来源于分子间的物理吸附；胶接强度主要来源于分子间的物理吸附；2.2.胶接体系中的低分子物对被胶接物、胶胶接体系中的低分子物对被胶接物、胶粘粘剂的基料

16、不能混剂的基料不能混溶或处于饱和状态时，通过溶或处于饱和状态时，通过渗析、迁移和富集渗析、迁移和富集而形成弱界面而形成弱界面层时，对接头破坏起作用；层时，对接头破坏起作用；3.3.胶接体系中的低分子物对被胶接物具有比胶胶接体系中的低分子物对被胶接物具有比胶粘粘剂更强的吸剂更强的吸附力，弱界面层对胶附力，弱界面层对胶粘粘剂能起剂能起解吸作用解吸作用时，对接头破坏有影时，对接头破坏有影响。响。内应力 胶接接头破坏的重要原因之一。胶接接头破坏的重要原因之一。内应力主要有收缩内应力主要有收缩应力和热应力应力和热应力两类。两类。收缩应力是胶收缩应力是胶粘粘剂固化过程中体积收缩产生的应力；剂固化过程中体积

17、收缩产生的应力；热应力是材料间热膨胀系数不等，温度变化所产生热应力是材料间热膨胀系数不等，温度变化所产生的应力。的应力。 环境应力环境应力胶接接头的破坏一般是在环境应力作用下，通过胶胶接接头的破坏一般是在环境应力作用下，通过胶接体系内的缺陷造成应力集中而导致破坏。接体系内的缺陷造成应力集中而导致破坏。环境应环境应力力包括外界的包括外界的机械作用力、温度波动的热冲击及油、机械作用力、温度波动的热冲击及油、水等介质因素水等介质因素对胶接界面的物理化学作用。对胶接界面的物理化学作用。拉伸拉伸剪切剪切撕裂撕裂剥离剥离一、包装用胶粘剂的体系组成与配方设计原则一、包装用胶粘剂的体系组成与配方设计原则体系组

18、成与分类体系组成与分类几种包装胶实例的粘接机理几种包装胶实例的粘接机理界面与破坏界面与破坏配方设计原则配方设计原则设计实例：设计实例：功能型有机硅胶粘剂功能型有机硅胶粘剂异质材料间的粘接异质材料间的粘接内应力内应力 （无效应力） 工艺应力工艺应力 温度、 压力、 变定、 干湿 环境应力环境应力 温度、 干湿一般原则：接头设计应尽量将应力集中降到最低程度。 包装胶粘剂的设计原则包装胶粘剂的设计原则 按制品的使用要求选择按制品的使用要求选择 强度强度：接头破坏时单位面积或长度上承受的载荷的大小 结构胶长期承受较大变载荷 非结构胶室内家具 压敏胶无损拆卸 耐水耐水 包装胶粘剂的耐水性：胶粘剂长期接触

19、潮气水分后保持其胶结性能的能力。 不同要求： 航天、航空、航海用品，室外玩具 室内家具纸质包装 耐热耐热航天材料胶接 。耐久耐久文物修复、工艺品制作环保环保室内：无甲醛释放、无苯释放、无放射性污染其它其它 阻燃、耐热 2 2、按原料及生产工艺要求选择按原料及生产工艺要求选择 固体含量固体含量 在规定条件下测得的胶粘剂的非挥发分的含量粘度粘度两层液体作相对移动量层间产生摩擦力的现象。 初粘度初粘度施胶被粘物一经接触后即具有的强度。适用期适用期 配制好的胶粘剂维持其可用性及胶合强度的时。木材包装2小时固化时间固化时间 在一定条件下热固性胶固化所需的时间 贮存期贮存期 在一定条件（阴蔽、密封）下胶粘

20、剂维其可用性和胶合强度时间 一般原则一般原则高效节能： 省时 节能 多功能低毒环保：绿色工艺 无害利用 废弃降解工艺可行 满足工艺 （光固、厌氧、热熔）满足使用 （再胶合）相容一、包装用胶粘剂的体系组成与配方设计原则一、包装用胶粘剂的体系组成与配方设计原则体系组成与分类体系组成与分类几种包装胶实例的粘接机理几种包装胶实例的粘接机理界面与破坏界面与破坏配方设计原则配方设计原则设计实例：设计实例：功能型有机硅胶粘剂功能型有机硅胶粘剂异质材料间的粘接异质材料间的粘接， C-C，如环氧树脂、聚氨酯等，可承受的最高温度一般都不能超过300，如聚芳砜、聚苯撑、苯梯树脂等材料，虽然具有卓越的机械性能和耐高温

21、性能，但因固化过程复杂，且不溶或极少溶于有机溶剂，因而也很难现场施工固化有机硅材料有机硅材料 186019401950 1900 现有材料现有材料现有施工条件现有施工条件 无法满足无法满足 structure propertyOSiOCH3CH3() 1. 合成合成2. 固化固化3. 固化物性能固化物性能5. 耐高温基体树脂耐高温基体树脂4. 耐热增强型交联剂耐热增强型交联剂应用应用PMOS衍生物衍生物6. 侧烷氧基改性侧烷氧基改性PMOS7. 苯乙烯改性苯乙烯改性PMOS8. 二乙烯基苯改性二乙烯基苯改性PMOS发明专利：发明专利：一种侧基含烷氧基的聚硅氧烷树脂及其制备方法和用一种侧基含烷氧

22、基的聚硅氧烷树脂及其制备方法和用途途. . 专利号专利号200610113506.9200610113506.9350030002500200015001000500050100150200250300350SiHSiCH3%TransmittanceWavenumbers/cm-1CH3SiOCH3SiHSiOSiSiCH3abcd OSiSiOSiOSiOCH3CH3CH3CH3HHHHacid catalystHOSiOSiOCH3HCH3HCH3n()base catalystHOSiOSiOCH3OCH3CH3OCH3CH3n()methanolD4HPMHSPMOSHOSiOSiO

23、CH3OCH3CH3OCH3CH3n()catalystOOSiCH3OOSiSiSiSiOSiOSiCH3OOOOCH3SiSiCH3CH3CH3CH3CH3OOCH3PMOS的合成的合成monomerpolymerizationlinear polymerequilibrationback bitingchain scramblingequilibrium mixture of polymer and cyclics()0510152025020406080100Solid content / %Time / hD4HPMHScatalystn()SiOSiHCH3HCH3SiOSiOHC

24、H3OSiHCH3OSiHCH3HCH3350030002500200015001000500050100150200250300350SiHSiCH3%TransmittanceWavenumbers/cm-1CH3SiOCH3SiHSiOSiSiCH3abcd1. 合成合成3. 固化物性能固化物性能5. 耐高温基体树脂耐高温基体树脂4. 耐热增强型交联剂耐热增强型交联剂应用应用PMOS衍生物衍生物6. 侧烷氧基改性侧烷氧基改性PMOS7. 苯乙烯改性苯乙烯改性PMOS8. 二乙烯基苯改性二乙烯基苯改性PMOSATREakln1lnATREatln11ln 19020021022023024

25、0250260270280020040060080010001200time/sTemperature/ATREatln11ln0.001800.001850.001900.001950.002000.002050.002100.00215-7.5-7.0-6.5-6.0-5.5-5.0-4.5-4.0-3.5ln(1/t)1/TEa = 98.54 kJ/mol 1. 合成合成2. 固化固化3. 固化物性能固化物性能5. 耐高温基体树脂耐高温基体树脂4. 耐热增强型交联剂耐热增强型交联剂应用应用PMOS衍生物衍生物6. 侧烷氧基改性侧烷氧基改性PMOS7. 苯乙烯改性苯乙烯改性PMOS8.

26、二乙烯基苯改性二乙烯基苯改性PMOS-140 -120 -100-80-60-40-2002040608010012010000001E71E81E9E/ PaTemperature / ab性能参数密度，g/cm31.2交联密度，mol/g210-3介电常数4.001. 合成合成2. 固化固化3. 固化物性能固化物性能5. 耐高温基体树脂耐高温基体树脂附加附加应用应用PMOS衍生物衍生物6. 侧烷氧基改性侧烷氧基改性PMOS7. 苯乙烯改性苯乙烯改性PMOS8. 二乙烯基苯改性二乙烯基苯改性PMOSPMOSDLDBT+ CH3OHPDMSSiOSiOCH3CH3OCH3CH3()HOSiCH

27、3CH3OHmSiOSiCH3OCH3CH3()OSiH3CCH3OHm编号体系组成PMOS含量 (wt %)S1TEOS*+PDMS0S2PMOS+ PDMS15.1S3PMOS + PDMS26.3S4PMOS + PDMS34.9S5PMOS + PDMS41.6S6PMOS + PDMS47.1S7PMOS100.0PMOS+ PDMS30002500200015001000500Wavenumbers / cm-1Transmittance / %SiCH3SiOCH3SiOSibaEa15% = 32.90 kJ/molEa35% = 21.96 kJ/molEa47% = 3.9

28、2 kJ/mol5005105205305405508090100110120130140150160170180time / sTemperatuer / K 15 wt% 35 wt% 47 wt% ATREakln1lnATREatgelln11lnPMOS+ PDMS0102030405060708090 100 1100.00.20.40.60.81.01.21.41.61.82.02.2strain / %stress / MPaS1S2S3S4S6PMOS+ PDMS编号强度(MPa)密度(g/cm3)模量(MPa)断裂伸长率(%)S10.220.020.630.050.430.

29、01517S20.680.030.800.020.730.02929S31.280.010.950.021.300.01994S41.730.020.970.011.950.01895S52.040.021.020.013.080.01662, eelmixGGGGFel )ln(2) 3(20222VVRTRTGezyxeel = A1VTellF, = peRT(2) = peRT2111)3(21222zyxeelRTF10203040502468101214161820crosslinking density / 10-3 mol/gcontent of PMOS / % 2万倍100

30、200300400500600700800020406080100Temperature / Residual Mass / %TEOS15.1wt%PMOS34.9wt%PMOS47.1wt%PMOS100wt%PMOS 0100200300400500600700800900-0.7-0.6-0.5-0.4-0.3-0.2-0.10.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.01.1d(mass)/dTTemperature/C 15.1 34.9 47.1 s =fMMMM00)()(fTkdtd)/(0exp)(RTEATknRTEAdtd)1 (exp)/(0)(g

31、=0)1 (nd=TTdTRTEqA0exp0=nn1)1 (1)1()(lng1/1ln/0MRTEMRTETbqAMTRTEMln1=+MMTTT1 . 19 . 0No.T/CMT/Kaln(g)lnT151041.8617830.593-0.1446.663253035.6348030.6570.0236.688355027.0048230.7450.2556.713457016.8298430.8490.5586.73755908.9658630.9290.8646.76066106.9018830.9500.9746.783No.T/CMT/Kaln(g)lnT149554.406

32、7680.465-0.4836.644251548.5587880.525-0.3116.669353539.9388080.613-0.0736.695455528.6688280.7280.2356.719557519.3148480.8230.5116.743659512.5548680.8920.7516.766No.T/CMT/Kaln(g)lnT149068.17630.404-0.6656.637251062.97830.470-0.4636.663353054.08030.582-0.1486.688455042.68230.7270.2446.713557033.98430.

33、8370.5726.737659029.18630.8970.7926.7606.646.666.686.706.726.746.766.78-0.6-0.4-0.20.00.20.40.60.8lnglnT 34.9% linear fit6.666.686.706.726.746.766.786.80-0.20.00.20.40.60.81.0lnglnT 15.1% linear fit6.626.646.666.686.706.726.746.76-0.8-0.6-0.4-0.20.00.20.40.60.81.0lnglnT 47.1% linear fit SamplePMOS c

34、ontent(weight, %)Shape index, sTM()Reaction order, nRE(kJ/mol)S215.10.528565.30.9160.9927162.8S334.90.576545.30.9560.9959964.2S447.10.598542.80.9740.9957678.0 0200400600800020000400006000080000100000Counts / sBinding energy / eVbefore degradationSi2pSi2sC1sO1s0200400600800-20000020000400006000080000

35、100000120000140000160000180000O1sC1sSi2sSi2pCounts / sBinding energy / eVafter degradation0200400600800020000400006000080000100000O1sC1sSi2sSi2pCounts / sBinding energy / eVbefore degradation0200400600800-20000020000400006000080000100000120000140000160000180000Binding energy / eVO1sC1sSi2sSi2pCounts

36、 / safter degradation SampleCOSiC/Si ratioSi/O ratioC/O ratioMOS/PDMS57.825.616.53.500.642.26MOS/PDMS residues25.644.629.80.860.670.57MOS46.531.222.22.090.711.49MOS residues24.945.829.30.850.640.54SampleFormulaMOS/PDMSC3.5O1.6Si1MOS/PDMS residuesC0.9O1.5Si1(SiO2)0.75 (SiC2)0.25 C0.4MOSC2.1O1.4Si1MOS

37、 residuesC0.8O1.6Si1(SiO2)0.8 (SiC2)0.2 C0.4300020001000Transmittance / %Wavenumbers / cm-1ab300020001000Transmittance / %Wavenumbers / cm-1cd300020001000Transmittance / %Wavenumbers / cm-1ef PMOS/PDMSTG / 分解活化能SiO2 SiC CXPS / IR高密度区域25% C1. 合成合成2. 固化固化3. 固化物性能固化物性能5. 耐高温基体树脂耐高温基体树脂4. 耐热增强型交联剂耐热增强型交

38、联剂附加附加应用应用PMOS衍生物衍生物6. 侧烷氧基改性侧烷氧基改性PMOS7. 苯乙烯改性苯乙烯改性PMOS8. 二乙烯基苯改性二乙烯基苯改性PMOS木塑木塑- -玄武岩玄武岩 异质结构粘接异质结构粘接难点分析（异质，低表面能）难点分析（异质，低表面能）u 通过界面缩合化学处理通过界面缩合化学处理u 解决木塑材料与难粘异质基解决木塑材料与难粘异质基材的粘合难点材的粘合难点u 实现了木塑板材与无机板材实现了木塑板材与无机板材的高强度粘接的高强度粘接化学处理，按需求定制化学处理，按需求定制界面缩合处理环氧胶层增韧二、主要包装用胶粘剂介绍及应用二、主要包装用胶粘剂介绍及应用（木材、纸质、塑料等包

39、装用胶粘剂及粘接技术）（木材、纸质、塑料等包装用胶粘剂及粘接技术）二、主要包装用胶粘剂介绍，木材、纸质、塑料等包装用胶二、主要包装用胶粘剂介绍，木材、纸质、塑料等包装用胶粘剂及粘接技术粘剂及粘接技术脲醛树脂胶粘剂脲醛树脂胶粘剂三聚氰胺甲醛树脂胶粘剂三聚氰胺甲醛树脂胶粘剂改性淀粉胶粘剂改性淀粉胶粘剂聚乙酸乙烯酯乳液胶粘剂聚乙酸乙烯酯乳液胶粘剂热熔胶粘剂热熔胶粘剂丙烯酸酯胶粘剂丙烯酸酯胶粘剂环氧树脂胶粘剂环氧树脂胶粘剂聚氨酯胶粘剂聚氨酯胶粘剂 （一）脲醛树脂胶粘剂（一）脲醛树脂胶粘剂 机理机理改性（耐水，稳定，耐老化）改性（耐水，稳定，耐老化）甲醛（危害，原因，控制方法）甲醛（危害，原因，控制方法

40、）固化体系（原理，分类，选择）固化体系（原理，分类，选择）合成影响因素合成影响因素反应程度控制反应程度控制 1 1 脲醛树脂研究进展脲醛树脂研究进展 脲醛脲醛(UF)(UF)树脂是尿素和甲醛在催化剂（碱性催树脂是尿素和甲醛在催化剂（碱性催化剂或酸性催化剂）作用下，缩聚成化剂或酸性催化剂）作用下，缩聚成初期脲醛树初期脲醛树脂脂，然后在固化剂或助剂作用下，形成不溶、不，然后在固化剂或助剂作用下，形成不溶、不熔的熔的末期树脂末期树脂。 脲醛树脂于脲醛树脂于1844年年由由B.Tollens首次合成首次合成，1929年年德德国染料公司（国染料公司（IG公司）获得公司）获得UF树脂用于树脂用于胶接木材的

41、专利胶接木材的专利，其产品名叫其产品名叫Kanrit Leim，是一种能在常温固化胶接木材的，是一种能在常温固化胶接木材的脲醛树脂预聚体，引起人们的重视。脲醛树脂预聚体，引起人们的重视。1931年年脲醛树脂脲醛树脂首次首次在市场销售。在市场销售。从此以后，从此以后，UF树脂在木材加工行业中得到了树脂在木材加工行业中得到了广泛应用和迅速发展。广泛应用和迅速发展。 UF树脂胶树脂胶粘粘剂由于其成本低廉、原料来源丰富、固剂由于其成本低廉、原料来源丰富、固化胶层无色、操作性能好，以及良好的胶接性能等一系化胶层无色、操作性能好，以及良好的胶接性能等一系列优点，成为列优点，成为我国人造板生产的主要胶种我国

42、人造板生产的主要胶种，也是也是木材加木材加工业中使用量最大的合成树脂胶工业中使用量最大的合成树脂胶粘粘剂剂，占该行业胶，占该行业胶粘粘剂剂使用量的使用量的80%以上。以上。 20世纪世纪60年代年代，人们开始研究脲醛树脂的游离甲醛，人们开始研究脲醛树脂的游离甲醛问题。到问题。到20世纪世纪70年代年代，随着分析仪器的发展，人们，随着分析仪器的发展，人们对对UF树脂的树脂的结构结构、反应动力学反应动力学、固化机理固化机理有了进一步有了进一步的认识。的认识。 国内外对国内外对UF树脂的研究主要为以下几方面树脂的研究主要为以下几方面： 1.1 UF树脂合成反应机理研究树脂合成反应机理研究 经典理论认

43、为，经典理论认为，UFUF树脂的合成分为树脂的合成分为两个阶段两个阶段。第。第一阶段在一阶段在中性或弱碱性中性或弱碱性（pH=7pH=78 8）介质中，尿素与甲）介质中，尿素与甲醛进行羟甲基化反应即加成反应，可生成一羟、二羟醛进行羟甲基化反应即加成反应，可生成一羟、二羟 、三羟和四羟甲基脲。三羟和四羟甲基脲。 第二阶段在第二阶段在酸性条件酸性条件下进行缩聚反应，当分子量达下进行缩聚反应，当分子量达到一定程度时，将反应液的到一定程度时，将反应液的pHpH值调至值调至8 89 9，并降温至常，并降温至常温，得到脲醛树脂的初期缩合液。温，得到脲醛树脂的初期缩合液。 公认的反应如下所示公认的反应如下所

44、示 （1）尿素和甲醛在中性或弱碱性介质中进行加成反应尿素和甲醛在中性或弱碱性介质中进行加成反应 （2）在在酸性条件酸性条件下，羟甲基与氨基或羟甲基及羟甲基之间下，羟甲基与氨基或羟甲基及羟甲基之间进行进行缩聚反应缩聚反应。CONH2+NHOC2NHHCHOCH2OHH2NHCHOHOH2C NHCH2OHCONHH2NCONH2NCH2OH+CH2NNH2OCNH+ H2ONNCH2OH+CH2N+ H2OOCH2OCH2NH+NNCH2OH+CH2N+ H2OOCH2OCH2NH 在特殊条件下也产生分子在特殊条件下也产生分子内缩合内缩合， 生成环状化合物生成环状化合物Uron 。 OH2CCH

45、2HNNHCO 动力学研究表明，动力学研究表明，反应初期的反应速度取决于反应初期的反应速度取决于pH值值。羟甲基化反应在。羟甲基化反应在pH值值58之间有一个最低值，在这之间有一个最低值，在这个范围之外，反应速度随个范围之外，反应速度随pH值下降而上升。缩聚反应速值下降而上升。缩聚反应速度从度从pH值值23至中性，反应速度按照指数递减。至中性，反应速度按照指数递减。 20世纪世纪70年代末年代末，由于糠醛理论的发展，人们开，由于糠醛理论的发展，人们开始研究始研究在强酸性条件下合成在强酸性条件下合成UF树脂树脂的方法。的方法。20世纪世纪80年代年代，Williams申请了强酸性条件下合成脲醛树

46、脂的申请了强酸性条件下合成脲醛树脂的专利专利 。在强酸性条件下（。在强酸性条件下（pHMnCuFeCOOHCH3CH3COCH3CH3+HOFe+Fe2+3 3.5影响厌氧胶粘剂性能的主要因素影响厌氧胶粘剂性能的主要因素 由于由于厌氧胶为单组分，胶液中既有氧化剂，又有还原厌氧胶为单组分，胶液中既有氧化剂，又有还原剂，稳定性更难处理，剂，稳定性更难处理，氧化还原体系氧化还原体系必须更加精密。必须更加精密。 (1) 过氧化物引发剂与促进剂过氧化物引发剂与促进剂的配合；的配合； (2)单体与齐聚体单体与齐聚体的配合；的配合； (3)稳定剂的种类。稳定剂的种类。 设计采用设计采用两种氧化还原体系两种氧

47、化还原体系：异丙苯过氧化氢取代肼异丙苯过氧化氢取代肼糖精体系糖精体系；异丙苯过氧化氢取代胺糖精异丙苯过氧化氢取代胺糖精体系体系2. 设计决定固化产物性能的设计决定固化产物性能的单体与齐聚物组合单体与齐聚物组合，要获得不同，要获得不同强度和粘度的厌氧胶，单体和齐聚物的组合是关键。强度和粘度的厌氧胶，单体和齐聚物的组合是关键。3. 为了提高为了提高贮存稳定性贮存稳定性，工业生产中一般采用，工业生产中一般采用乙二胺四乙酸乙二胺四乙酸二钠盐二钠盐处理丙烯酸单体和齐聚体。这样处理过的单体处理丙烯酸单体和齐聚体。这样处理过的单体金属金属离子（离子（促进过氧化物分解促进过氧化物分解）含量大大降低，可以减少阻

48、聚含量大大降低，可以减少阻聚剂剂对苯二酚、对苯酚对苯二酚、对苯酚的添加量，可获得既的添加量，可获得既快速固化快速固化又又高度高度稳定稳定的厌氧胶粘剂。的厌氧胶粘剂。解决胶液的快固与储存稳定性之间的关系解决胶液的快固与储存稳定性之间的关系厌氧胶的应用厌氧胶的应用厌氧胶因其具有独特的厌氧胶固化特性，可应用于锁紧、厌氧胶因其具有独特的厌氧胶固化特性，可应用于锁紧、密封、固持、粘接、堵漏等方面。厌氧胶已成为密封、固持、粘接、堵漏等方面。厌氧胶已成为机械行业机械行业不可缺少的液体工具。不可缺少的液体工具。1. 锁紧防松锁紧防松。金属螺钉受冲击震动作用很容易产生松动或脱。金属螺钉受冲击震动作用很容易产生松

49、动或脱机，传统的机械锁固方法都不够理想，而机，传统的机械锁固方法都不够理想，而化学锁固方法化学锁固方法廉廉价有效。如果将螺钉兔上厌氧胶后进行装配，固化后在螺价有效。如果将螺钉兔上厌氧胶后进行装配，固化后在螺纹间隙中形成强韧塑性胶膜，使螺钉锁紧不会松动。纹间隙中形成强韧塑性胶膜，使螺钉锁紧不会松动。2. 密封防漏密封防漏。任何平面都不可能完全紧密接触，需防漏密封。任何平面都不可能完全紧密接触，需防漏密封，传统方法是用橡胶、石棉、金属等垫片，但因，传统方法是用橡胶、石棉、金属等垫片，但因老化或腐老化或腐蚀蚀很快就会泄漏。而以厌氧胶来代替固体垫片，固化后可很快就会泄漏。而以厌氧胶来代替固体垫片，固化

50、后可实现紧密接触，使实现紧密接触，使密封性更耐久密封性更耐久。3. 固持定位固持定位。圆柱形组件，如轴承与轴、皮带轮与轴等孔。圆柱形组件，如轴承与轴、皮带轮与轴等孔轴组合配件，以前采用热套、冷压等轴组合配件，以前采用热套、冷压等尺寸过盈方法尺寸过盈方法再装配再装配，再辅以键和销子等。使用厌氧胶可填满配合间隙，固化，再辅以键和销子等。使用厌氧胶可填满配合间隙，固化后牢固耐久，稳定可靠。以厌氧胶固持的方法使加工精度后牢固耐久，稳定可靠。以厌氧胶固持的方法使加工精度要求降低、装配操作简便、生产效率提高、接生能耗和加要求降低、装配操作简便、生产效率提高、接生能耗和加工费用。工费用。4. 填充堵漏填充堵

51、漏。对于有微孔的铸件、压铸件、粉末冶金件。对于有微孔的铸件、压铸件、粉末冶金件和焊接件等，可将可将和焊接件等，可将可将低粘度的厌氧胶低粘度的厌氧胶涂在有缺陷处涂在有缺陷处，使胶液渗入微孔内，在室温隔绝氧气的情况下就能，使胶液渗入微孔内，在室温隔绝氧气的情况下就能完成固化，充满孔内而起到密封效果。如果采用完成固化，充满孔内而起到密封效果。如果采用真空真空浸渗浸渗，则成功率更高，已成为铸造行业的新技术。，则成功率更高，已成为铸造行业的新技术。 注意事项注意事项 用于大间隙的粘接和密封，中间需加金属垫片或使用专用厌氧胶。用于大间隙的粘接和密封，中间需加金属垫片或使用专用厌氧胶。 低温时使用厌氧胶需在

52、低温时使用厌氧胶需在被粘物表面上涂促进剂被粘物表面上涂促进剂。 粘接操作环境尽量保持干燥，相对湿度小于粘接操作环境尽量保持干燥，相对湿度小于60%。 粘接件应避免在碱性介质中使用。粘接件应避免在碱性介质中使用。 若需拆卸时，可将粘接件若需拆卸时，可将粘接件加热到加热到260316 ，趁热拆卸。如果高温，趁热拆卸。如果高温不允许，可使用有机溶剂如二氯甲烷等混合溶剂或者特种清除剂。不允许，可使用有机溶剂如二氯甲烷等混合溶剂或者特种清除剂。 厌氧胶不能装入金属容器，其他容器也不能装满。厌氧胶不能装入金属容器，其他容器也不能装满。 厌氧胶对皮肤有一定的刺激性，万一不慎接触了皮肤，应立即厌氧胶对皮肤有一

53、定的刺激性，万一不慎接触了皮肤，应立即用水清用水清洗洗。1. 厌氧胶毒性较低，可用于食品加工机械的粘接和密封。厌氧胶毒性较低，可用于食品加工机械的粘接和密封。二、主要包装用胶粘剂介绍，木材、纸质、塑料等包装用胶二、主要包装用胶粘剂介绍，木材、纸质、塑料等包装用胶粘剂及粘接技术粘剂及粘接技术脲醛树脂胶粘剂脲醛树脂胶粘剂三聚氰胺甲醛树脂胶粘剂三聚氰胺甲醛树脂胶粘剂改性淀粉胶粘剂改性淀粉胶粘剂聚乙酸乙烯酯乳液胶粘剂聚乙酸乙烯酯乳液胶粘剂热熔胶粘剂热熔胶粘剂丙烯酸酯胶粘剂丙烯酸酯胶粘剂环氧树脂胶粘剂环氧树脂胶粘剂聚氨酯胶粘剂聚氨酯胶粘剂二、主要包装用胶粘剂介绍，木材、纸质、塑料等包装用胶二、主要包装用

54、胶粘剂介绍，木材、纸质、塑料等包装用胶粘剂及粘接技术粘剂及粘接技术脲醛树脂胶粘剂脲醛树脂胶粘剂三聚氰胺甲醛树脂胶粘剂三聚氰胺甲醛树脂胶粘剂改性淀粉胶粘剂改性淀粉胶粘剂聚乙酸乙烯酯乳液胶粘剂聚乙酸乙烯酯乳液胶粘剂热熔胶粘剂热熔胶粘剂丙烯酸酯胶粘剂丙烯酸酯胶粘剂环氧树脂胶粘剂环氧树脂胶粘剂聚氨酯胶粘剂聚氨酯胶粘剂（八）聚氨酯胶粘剂（八）聚氨酯胶粘剂 绿色聚氨酯粘接材料绿色聚氨酯粘接材料三、绿色包装胶粘剂的发展与实例三、绿色包装胶粘剂的发展与实例三、新型包装胶粘剂的发展三、新型包装胶粘剂的发展绿色化、功能化绿色化、功能化设计思路实例：设计思路实例：绿色聚氨酯胶粘剂绿色聚氨酯胶粘剂阻燃功能阻燃功能功能

55、型绿色纳米填料功能型绿色纳米填料功能型有机硅胶粘剂功能型有机硅胶粘剂生物质资源生物质资源 石油短缺，我国石油进口依存度石油短缺，我国石油进口依存度居高不下居高不下 化石资源日渐匮乏化石资源日渐匮乏 ( (不可再生不可再生) ) 进口大量的原油以满足国内需求进口大量的原油以满足国内需求 白色污染日趋严重白色污染日趋严重 对生态环境影响恶劣对生态环境影响恶劣 战略安全战略安全 资源危机能源危机环境危机寻求化石资源的替代已经成为重大战略方向美国生物质产业美国生物质产业实例：聚氨酯粘接材料的功能化与绿色化实例：聚氨酯粘接材料的功能化与绿色化设计思路设计思路绿色化绿色化功能化功能化木质素木质素多元醇中温

56、低酸改性多元醇中温低酸改性多元醇改性木质素多元醇改性木质素羟值调控羟值调控功能型功能型绿色聚氨酯粘接材料绿色聚氨酯粘接材料异氰酸酯异氰酸酯聚合体系调控聚合体系调控泡沫性能优化泡沫性能优化高效均质发泡高效均质发泡可控聚合可控聚合粘度调控粘度调控聚合催化剂聚合催化剂发泡催化剂发泡催化剂发泡剂发泡剂泡沫稳定剂泡沫稳定剂阻燃剂阻燃剂材料性能研究材料性能研究木质素基聚氨酯材料木质素基聚氨酯材料泡孔形态泡孔形态泡沫密度泡沫密度抗压强度抗压强度保温性能保温性能耐热性能耐热性能阻燃性能阻燃性能木质素木质素多元醇多元醇基体树脂基体树脂保温材料保温材料膨胀阻燃膨胀阻燃设计思路设计思路光合作用每年生成数百亿吨木质素

57、光合作用每年生成数百亿吨木质素制浆造纸、生物能源等工业可分离出数百亿吨制浆造纸、生物能源等工业可分离出数百亿吨木质素木质素储量巨大，具有多种官能团储量巨大，具有多种官能团木质素的多元醇改性木质素的多元醇改性与羟值调控反应与羟值调控反应改性反应温度、时间、催化剂用量对产物羟值与粘度的影响符合基体树脂要求符合基体树脂要求以改性木质素代替石油基聚醚多元醇，与异氰酸酯聚以改性木质素代替石油基聚醚多元醇，与异氰酸酯聚合反应生成聚氨酯合反应生成聚氨酯改性木质素聚合改性木质素聚合基础配方调控基础配方调控改性木质素改性木质素异氰酸酯异氰酸酯催化剂催化剂发泡剂发泡剂改性木质素均质发泡配方调控改性木质素均质发泡配

58、方调控稳定剂稳定剂木质素基聚氨酯的高分子交联结构木质素基聚氨酯的高分子交联结构一种生物质基聚氨酯泡沫及其制备方法一种生物质基聚氨酯泡沫及其制备方法ZL201110007797.4ZL201110007797.4一种阻燃剂及其制备方法和应用一种阻燃剂及其制备方法和应用ZL201110007841.1ZL201110007841.1一种阻燃生物质基泡沫及其制备方法一种阻燃生物质基泡沫及其制备方法ZL201110007800.2ZL201110007800.2一种木质素改性物及其制备方法和应用一种木质素改性物及其制备方法和应用ZL201110007670.2ZL201110007670.2一种阻燃聚

59、氨酯泡沫及其制备方法一种阻燃聚氨酯泡沫及其制备方法ZL201110007696.7ZL201110007696.7保温板制备与外墙铺装保温板制备与外墙铺装屋顶屋顶防水保温现场喷涂防水保温现场喷涂外墙保温板外墙保温板连续生产线制备连续生产线制备外墙保温板外墙保温板铺装铺装导热系数导热系数0.024-0.031 W/mK聚合发泡与复合粘接一体化：聚合发泡与复合粘接一体化：人造板人造板/ /木质素基聚氨酯，一体化发泡复合技术木质素基聚氨酯，一体化发泡复合技术external boardinner boardlignin based polyurethaneexternal board有机材料燃烧特点

60、有机材料燃烧特点阻燃设计阻燃设计 阻燃机理设计阻燃机理设计协同体系：协同体系：碳源碳源酸源酸源气源气源专利：一种阻燃剂及其制备方法和应用201110007841.1 一种阻燃聚氨酯泡沫及其制备方法201110007696.7 一种阻燃生物质基泡沫及其制备方法201110007800.2 0102030405060708090050100150200250300350400Heat release rate / kWm-2t / sbac010203040506070012345678910Totle heat released / MJ m-2t / sbac01020304050607080