《木工胶黏剂》解读课件.ppt

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1、木工胶黏剂,一、胶黏剂的组成,1. 粘料（主成分、粘接物质） 它是胶黏剂中的主要成分，决定了胶黏剂的基本特征，也是区分胶黏剂类别的重要标志之一。胶黏剂的粘接性能及其配制方法，主要取决于胶料。,一般用作胶料的物质主要有：热固性树脂（酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺树脂等）热塑性树脂（聚醋酸乙烯树脂等）橡胶类（氯丁橡胶、丁腈橡胶）天然高分子化合物（淀粉、蛋白质、天然橡胶等）无机化合物（硅酸盐、磷酸盐等）,2. 固化剂 固化剂是使液态粘料通过化学反应，发生聚合、缩聚或交联反应，转变成高分子量固体，使胶接接头具有力学强度和稳定性的物质。固化剂主要是用于化学反应型胶黏剂，而溶剂蒸发型和冷却固化型（热熔型）胶

2、黏剂则不用固化剂。,固化剂的种类和用量，直接关系到胶黏剂的活性期、固化条件及固化后的机械性能等。所以固化剂是很重要的组分，特别是对结构型胶黏剂。大多数固化剂都要求有严格的用量配比，用量过多或过少都会影响粘接质量。,3. 增塑剂与增韧剂 是指胶黏剂中改善胶层的脆性，提高其柔韧性的成分。,作用：改善胶黏剂的流动性，提高胶层的抗冲击强度和伸长 率，降低其开裂程度。 不足：用量过多会使胶层的机械强度和耐热性能有所降低，通常的用量为胶料的20%以内。 常用的增塑剂：邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、磷酸三酚酯等。 常用的增韧剂：低相对分子量的环氧树脂、不饱和聚酯、聚酰胺、热塑性树脂和橡胶类。,4. 填

3、料 为改善胶黏剂的某些特性、降低生产成本或赋予其一些新的功能，可以在胶黏剂体系中加入适量的填料。一般情况下，填料是不与胶料、固化剂等组分发生化学反应的物质。,提高机械性能。提高抗压强度、尺寸稳定性、抗张强度、硬度和耐磨性等。赋予胶黏剂新的功能。如导电性、磁性、导热性、抗氧化性等。减小接头应力。缩小胶黏剂与被胶接材料之间热膨胀系数和膨胀速率的差异，减小接头的内应力。改善操作工艺。如在脲醛树脂胶中加入面粉生产胶合板时，可以提高胶液的稠度，防止胶液向木材中过度渗透，造成缺胶或透胶。,5. 溶剂与稀释剂 溶剂是指能溶解粘料的低粘度液体。木材胶黏剂用的最多的溶剂是水，其次是有机溶剂。,稀释剂是指那些稀释

4、作用大于溶解作用的溶剂，它能分散粘料，降低胶黏剂粘度。稀释剂分活性稀释剂和非活性稀释剂两类。活性稀释剂是指含有反应基的低分子量化合物，它能参与固化反应；非活性稀释剂主要是指水和有机溶剂，它不参与固化反应。,6. 其他助剂 为了满足某些特殊要求，改善胶黏剂的某一性能，有时还加入一些特定的添加剂。比如：,加防老剂以提高对光、热、氧的化学稳定性；加防腐剂以防止细菌霉变；加增黏剂以增加胶液的黏附性和黏度；加阻聚剂以提高胶液的贮存性；加阻燃剂以使胶层不易燃烧，提高胶接制品的耐燃性。,二、胶黏剂在木材工业中的应用,1. 在胶合板中的应用 胶合板是由木段旋切成单板或由木方刨切成薄木，再用胶黏剂胶合而成的三层

5、或多层的板材，通常用奇数层单板，并使相邻层单板的纤维方向互相垂直胶合而成。,类胶合板：具有高耐水性的胶合板，主要在户外，如船舶、车辆及建筑模板等。所用的胶黏剂主要是酚醛树脂（PF）胶黏剂。类胶合板：耐水防潮胶合板，可以在高潮湿条件下使用，但不能在户外长期使用。主要有三聚氰胺改性脲醛（MUF）胶黏剂。类胶合板：防潮胶合板，主要用于室内。主要有脲醛树脂胶黏剂。类胶合板：不耐水，也不耐潮，主要用血粉或豆粉胶合，近年来已基本停止加工。,2. 在刨花板中的应用 刨花板是利用刨花或碎木以及木材在切削、加工过程中所产生的碎片，加入胶黏剂经热压固化而制成的板材。主要用于家具制造和建筑工业及火车、汽车车厢制造。

6、,普通刨花板一般采用脲醛树脂胶黏剂；而秸秆刨花板则需采用异氰酸酯系胶黏剂或无机胶黏剂等；定向刨花板采用脲醛树脂或酚醛树脂胶黏剂。,3. 在纤维板中的应用 纤维板是以木质纤维或其他植物素纤维为原料，施加胶黏剂热压制成的人造板。主要用于强化木地板、门板、隔墙、家具等。做家具用的一般是中密度板。高密度板用来做室内外装潢、办公和民用家具、音响、车辆内部装饰、计算机房抗静电地板、护墙板、防盗门、墙板、隔板等的制作材料。,所用的胶黏剂常为酚醛树脂、三聚氰胺树脂、聚乙烯醇树脂和脲醛树脂，用量为纤维质量的510%。,4. 在细木工板中的应用 细木工板是由双面刨光的碎木板作芯板，以三层胶合板（或单层木片）为蒙皮

7、板面材，用胶黏剂冷压或热压而成。在家具制造及建筑物内部装修中用途较广。 常用胶黏剂有脲醛树脂、酚醛树脂胶黏剂、聚醋酸乙烯酯乳液。,5. 在装饰板中的应用 装饰板是以上几种人造板的二次加工产物，视所用的材料不同，所得装饰板的价格、用途以及所用胶黏剂也不同。,三聚氰胺树脂纸质装饰板贴面。聚氯乙烯薄膜贴面。一般采用乳液型胶黏剂，涂胶量为120170g/m2。不饱和聚酯树脂装饰贴面。所用胶黏剂有脲醛树脂胶黏剂、聚醋酸乙烯乳液胶黏剂等，涂布量100150g/m2。,6. 在家具制造中的应用 家具制造在接榫、拼板、镶面都要采用粘接工艺，家具木工的工艺特点要求所用的胶黏剂必须具有使用简便、起始温度高、固化定

8、型快等优点以适应流水线生产的需要。常有的胶黏剂有脲醛树脂胶、白乳胶和热熔胶。,7. 在建材中的应用 在现代建筑业中，大型木结构件的制造已广泛采用黏合工艺。如房屋拱梁、大会堂、剧场、工厂、体育馆等屋顶结构等。,主要胶黏剂有间苯二酚-甲醛树脂、间苯二酚改性酚醛树脂胶黏剂。,三、木材工业中主要胶黏剂,脲醛树脂胶黏剂（UF） 脲醛树脂胶黏剂是尿素与甲醛在催化剂（碱性催化剂或酸性催化剂）作用下，经缩聚反应而成的合成树脂。,（1）原料 尿素、甲醛、氢氧化钠、甲酸,（2）合成原理 尿素和甲醛在中性或弱碱性介质中进行加成反应,酸性条件下，羟甲基与氨基或羟甲基及羟甲基之间进行缩聚反应,（3）固化反应 脲醛树脂胶

9、黏剂的固化是线型可溶性树脂转化成体型结构树脂的过程，对胶接过程中的质量起很重要的作用。,固化剂在固化过程中通常会释放酸，所以胶层在固化后始终显酸性。以最常用的固化剂氯化铵为例，其释放酸的过程和基本原理可参见下例化学反应式： 4NH4Cl + 6CH2O (CH2)6N4 + 4HCl + 6H2O NH4Cl + H2O NH3 H2O + HCl,（5）脲醛树脂胶黏剂的特性 由于含有大量的羟甲基和酰胺基，能溶于水，并有较好的粘接性能。 可室温或加温100以上很快固化。 与酚醛树脂相比，固化后胶层没有颜色，不污染制品。 粘接强度比动、植物胶高。制造容易、价格便宜。耐光性好，耐老化。工艺性好，使

10、用方便。,（4）脲醛树脂胶黏剂的用途 脲醛树脂胶黏剂广泛用于木材、胶合板、层压板和竹木制品的粘接，如家具、包装箱、纺织器材、家用电器的木质外壳等。,（6）脲醛树脂胶黏剂的改性 提高脲醛树脂胶黏剂的耐水性，如在缩聚过程加入苯酚、间苯二酚或三聚氰胺进行共聚，或利用耐水性树脂（聚氨酯、丁苯胶乳等）与脲醛树脂进行共混改性。 改善脲醛树脂胶黏剂的耐老化性，如减小胶接木材表面粗糙度，防止胶液分而不均；采用热塑性树脂进行共混改性；或加入各种填料。,脆性大，固化过程易产生内应力引起龟裂。 耐水性和粘接强度低于酚醛树脂胶。固化时会放出刺激性的甲醛。,降低脲醛树脂胶黏剂的游离甲醛含量，如降低甲醛/尿素的摩尔比；调

11、整合成工艺（尿素分次加入、控制反应进程等），使反应更完全；加入甲醛捕捉剂（尿素、三聚氰胺、间苯二酚等）；以及对成品进行后理（氨气、尿素溶液等）。,2. 酚醛树脂胶黏剂（PF） 酚醛树脂胶黏剂是苯酚与甲醛在催化剂作用下，经缩聚反应形成的合成树脂胶黏剂。,（1）原料 苯酚、甲醛、氢氧化钠等,（2）合成原理 在酸或碱性催化剂条件下，苯酚首先与甲醛发生加成反应,羟甲基酚还可继续与甲醛发生加成反应而生成二羟甲基酚及三羟甲基酚,羟甲基酚与苯酚作用或相互之间发生反应生成酚醛树脂,（4）酚醛树脂胶黏剂的特性极性大、粘接力强：由于酚醛树脂含有大量的羟甲基和酚羟基，极性大，对金属和非金属都有良好的粘接性能。刚性大

12、、耐热性高：酚醛树脂由大量的苯环组成，又能交联成体型结构，故有较大的刚性和优异的耐热性能。耐老化性好，包括高温老化和自然老化。,（3）酚醛树脂胶黏剂的用途 与脲醛树脂胶黏剂相比，酚醛树脂胶黏剂耐水性、耐老化性、耐热性都较好，胶合强度也高。其胶合制品的胶接强度、耐水、耐热、耐腐蚀等性能都很好。可制成船舶板、车厢板、木材层积塑料等产品。可在室外长期使用。,（5）酚醛树脂胶黏剂的改性 存在耐磨性较低、成本较高、固化温度高、热压时间长等缺点，使其应用受到一定限制。为此，研究者采用多种途径对其改性。,耐水、耐油、耐化学介质、耐霉菌。电绝缘性能优良。抗蠕变，尺寸稳定性好。,耐磨性较低。脆性大、剥离强度低。

13、固化时间长，固化温度高。,三聚氰胺改性酚醛树脂胶黏剂。可生成耐候、耐磨、高强度及稳定性好的、可以满足不同要求的三聚氰胺-苯酚甲醛(MPF)树脂胶黏剂。 尿素改性酚醛树脂胶黏剂。降低PF树脂胶黏剂成本的主要途径是引入价廉的尿素，而且游离酚和游离醛都可以降低。木质素改性酚醛树脂胶黏剂。不仅可以降低造纸废液的污染，而且也能降低PF树脂成本。间苯二酚改性酚醛树脂胶黏剂。提高固化速度，降低固化温度。聚乙烯醇缩醛改性酚醛树脂胶黏剂 。提高胶层的弹性，降低内应力，克服老化龟裂现象，同时，胶黏剂的初黏性、黏附性及耐水性也有所提高。, 降低酚醛树脂的固化温度和固化时间。改进酚醛树脂固化速度的四条途径：1）添加固

14、化促进剂或者高反应性的物质；2）改变树脂的化学构造，赋予其高反应性；3）与快速固化性树脂复合；4）提高树脂的聚合度。,3. 聚醋酸乙烯酯乳液胶黏剂（PVAc） 聚乙酸乙烯酯乳液胶黏剂是以乙酸乙烯酯（VAc）作为单体，在分散介质中经乳液聚合而制得的，俗称白胶或乳白胶。,（1）原料 除了单体乙酸乙烯酯外，还需要： 分散介质，最常用的是水。用水作分散介质，放热反应易于控制，有利于制得均匀的产物。用量为总反应组分的6080%。 引发剂，最常用的有过硫酸钾、过硫酸铵。用量为单体质量的0.11%。 乳化剂，由亲水的极性基团和疏水的非极性基团构成 ，它可使互不相溶的油（单体）水，转变为相当稳定、不分层的乳液

15、。常用的有OP-10、烷基硫酸钠、烷基苯磺酸钠、油酸钠。,保护胶体，在粘性的聚合物表面形成保护层，以防凝聚。常用的有聚乙烯醇（PVA）。用量为乳液质量的14%。 缓冲剂，用以保持反应介质的pH值。聚合时如pH太低引发速度太慢，pH越高，引发剂分解的越快，形成的活性中心越多，聚合速率就越快，故可通过缓冲剂来控制聚合速度。常用碳酸盐、磷酸盐、醋酸盐。用量为单体重量的0.35%。 增塑剂，聚醋酸乙烯酯的玻璃化温度为28。添加增塑剂的目的是使聚醋酸乙烯酯在较低温度时有良好的成膜性和粘接力。常用的有酯类，特别是邻苯二甲酸烷基酯类如邻苯二甲酸二丁酯和芳香族磷酸酯如磷酸三甲苯酯。用量为单体质量的1015%。

16、,填料，降低成本，提高固含量，提高黏度，降低渗透率，改善填充性能。如碳酸钙。 冻隔稳定剂，防止乳液遇到低温发生冻结，而影响乳液的稳定性。常用的有甲醇、已二醇 及甘油等。用量为乳液的210%。 消泡剂，乳液胶使用时易产生气泡，故常加入少量消泡剂，以消除气泡。常用的有硅油或高级醇类化合物。用量为总投料量的0.2%0.3%。,（2）聚醋酸乙烯酯乳液胶黏剂的应用 目前，主要用于木制品家具制造业中，如榫接合、细木工板的胶拼、单板的修补和胶拼、合板的修补及人造板的二次加工等方面。,（3）聚醋酸乙烯酯乳液胶黏剂的特性 对多孔材料如木材、纸张、棉布、皮革、陶瓷等有很强粘合力； 能够室温固化，干燥速度快； 胶膜

17、无色透明，不污染被粘物； 不燃烧，不污染环境，安全无害； 单组分，使用方便，清洗容易，贮存期较长，可达1年以上；, 耐水性和耐湿性差。对冷水有一定的耐水性，但对温水的抵抗性极差；易吸湿，在湿度为65的空气中吸湿率为胶重的1.3%，而在湿度为96的空气中吸湿率则为3.5； 具有热塑性，耐热性差。,（4）异氰酸酯改性聚醋酸乙烯酯乳液胶黏剂 为提高聚醋酸乙烯酯乳液胶的耐水性和耐热性，满足家具生产中拼板、指接、榫接等要求，一般采用高反应活性的异氰酸酯作为聚醋酸乙烯酯乳液的固化剂。在使用前，将两者共混搅拌即成。,四、胶黏剂的调制及施胶,1. 胶黏剂的调制 目的：使胶接制品具有较高的胶合强度和耐水、耐久及

18、耐老化性；使胶液在胶合过程中达到较快的固化速度，提高生产效率；使胶液具有较好的操作性能，具有一定的活性期。,2. 施胶（1）辊简施胶 双辊筒施胶机工作原理：上辊筒胶液依靠下辊筒传递上来，施胶时单板从两辊筒中间通过，靠接触使辊筒上的胶涂布到单板表面。施胶量由辊筒间距和辊筒上沟纹数量决定。,双辊筒施胶机工作原理,特点：结构简单，便于维护，但施胶量不容易控制，单板不平易被压坏，效率较低。,四辊筒施胶机结构：增加2个挤胶辊，挤胶辊的转速低于施胶辊1520，起着刮胶的作用；挤胶辊与施胶辊距离可调，以控制施胶量。,四辊筒施胶机工作原理,特点：由于上、下辊筒同时供胶，所以施胶均匀性优于双辊筒施胶机。,（2）淋胶 工作原理：使胶液形成厚度均匀的胶幕，单板通过胶幕便在表面着上一层胶。,挤胶器工作原理,（3）挤胶 将高粘度的胶黏剂或泡沫胶液经过挤胶器小孔涂布到单板表面。,（4）喷胶 喷胶有普通喷胶法和压力喷胶法。 普通喷胶法：胶液在空气压力下雾化，再喷涂到单板表面； 压力喷胶法：对胶液施加压力，再经过喷嘴喷出。,C.喷枪控制气进口，P.进液口，S.雾化气接口喷枪结构示意图,