涂料与胶粘剂（Coatings and Adhesives）（Coatings and Adhesives）张军营教授北京化工大学材料学院胶接材料与原位固化技术研究室联系方式：科技大厦张军营教授北京化工大学材料学院胶接材料与原位固化技术研究室联系方式：科技大厦816 房间房间(办办)64425439，01064426965（O）13910104441（mobile) zjybuctgmail.com; 2011/09/6教学楼302 2-10 周 2011.9.6-11.1个人简历个人简历姓名：张军营工作经历：2006年组建了“胶接材料与原位固化研究室胶接材料与原位固化研究室”，任主任，任主任2001.2黑龙江省石油化学所工作黑龙江省石油化学所工作北京化工大学材料学院now1998.91993.7大连理工大学 获精细化工专业博士学位晋升为 研究员 聘为教授 博士导师中国胶黏剂工业协会（顾问）； 北京粘接学会(副理事长，学术交流部部长) 主要社会J adh. Sci. Tech.(美)和化学与粘会杂志（编委）； 兼职国家质量监督检验检疫总局(防伪技术专家) 中国兵工协会非金属专业委员会 理事 中国化工学会特种化工专业委员会 副秘书长引进到 北化预修课程预修课程: :高分子化学或有机化学高分子化学或有机化学,物理化学物理化学课程简介课程简介：本课程：本课程全面介绍全面介绍涂料与胶粘剂的基本知识，使学生初步撑握涂料与胶粘剂的粘附原理、性能特点、固化成膜原理、结构与性能关系及应用领域。内容涂料与胶粘剂的基本知识，使学生初步撑握涂料与胶粘剂的粘附原理、性能特点、固化成膜原理、结构与性能关系及应用领域。内容分为四部分分为四部分，第一部分（前二章）：介绍分类及粘附基本原理，第一部分（前二章）：介绍分类及粘附基本原理; 第二部分（第三至四章）介绍涂料和胶粘剂的基本性能及评价方法第二部分（第三至四章）介绍涂料和胶粘剂的基本性能及评价方法; 第三部分介绍各种类型的涂料和胶粘剂第三部分介绍各种类型的涂料和胶粘剂; 第四部分介绍涂料和胶粘剂的功能及应用领域。该课程对聚合原理、材料力学、表面物理与化学等领域知识亦有介绍。第四部分介绍涂料和胶粘剂的功能及应用领域。该课程对聚合原理、材料力学、表面物理与化学等领域知识亦有介绍。WWW: What? Why? Way课程代号：课程代号：PSE511学时：学时：32 学分：学分：2.0授课方式：讲课、答疑、讨论。授课方式：讲课、答疑、讨论。自学：预习基础知识自学：预习基础知识讨论：结合自己感兴趋的问题或研究方向，查阅资料，进行讨论或报告。讨论：结合自己感兴趋的问题或研究方向，查阅资料，进行讨论或报告。安排相关领域专家进行讲座。考试：安排相关领域专家进行讲座。考试：70其它：其它：30周二周二6-9节涂料与胶粘剂 （节涂料与胶粘剂 （210周）周）1. 陈道义,张军营.胶接基本原理.北京:科学出版社,19921. 陈道义,张军营.胶接基本原理.北京:科学出版社,19922. 洪啸吟.涂料化学.北京:科学出版社,19972. 洪啸吟.涂料化学.北京:科学出版社,19973. Alphonsus3. AlphonsusV. PociusV. Pocius，Adhesion and Adhesives，Adhesion and Adhesives，hanser-gardnerhanser-gardnerPublications，Publications，June 2000June 20004. Adhesives，American Society for Testing L-G：蒸发与冷凝(evarationand condensation)，雾 fogging;L-L：牛奶(milk)，乳液 (emulsion) ; G-S：升华(sublimation)，固体分解(decomposition of solid)S-S：接头(joint)，合金(alloy)；研究不均匀相物系中，存在于异相界面上的物理现象，化学现象、界面的规律性、应用基础及其研究方法的一门学科。chemistry of inter surface : physical phenomena, chemical phenomena, law, research method and its application 材料界面科学是一综合学科，是高分子化学和物理，现代表面分析测试技术，界面化学和物理学等学科新兴边缘学科 Science of materials interface: physics and chemistry of interface, physics and chemistry of polymer, analysis of surface.被粘材料被粘材料被粘材料破坏的四种类型破坏的四种类型failure type of failure type of debondingdebonding jointjoint(B) 粘附破坏 Failure of adhesin被粘材料被粘材料(A)胶粘剂内聚破坏 cohesion failure in adhesive (C) 被粘材料内聚破坏 cohesion failure in substrate被粘材料（adherend）被粘材料(substrad)被粘材料(D) 混合破坏 Mixed failure粘附粘附在固体表面与胶粘剂表面分子之间因相互作用而产生的吸附作用。粘接理论的说明粘接理论的说明粘接理论的说明粘接理论的说明(theory for adhesion)(theory for adhesion)(1) 机械的作用力机械粘接理论机械的作用力机械粘接理论(mechanical interaction)(2) 分子水平的微观粘合作用分子水平的微观粘合作用 adhesion between molecular 界面分子间的键能吸附理论 界面分子间的键能吸附理论( bond energy-absorption) 扩散理论 扩散理论(mixing and diffusion) 静电理论 静电理论(static electricity )(3) 粘附表面热力学粘附表面热力学(thermodynamics of adhesion surface)粘附现象与粘接的吸附理论粘附现象与粘接的吸附理论粘附现象指的是胶粘剂与被粘物在粘接界面上的相互作用粘附现象指的是胶粘剂与被粘物在粘接界面上的相互作用.粘接是指物体的通过胶粘剂和特定的工艺把两个物体边接在一起 bonding: for two objects by adhesive粘附：被粘接表面分子之间的相互吸引作用 adhesion: for two molecules at the interface1.1. 分子分子( (原子）间的距离与作用力原子）间的距离与作用力the relation of the force and distance among the relation of the force and distance among molecules(atomsmolecules(atoms) ) -100-5005010000.511.522.533.544.55引力attraction force合力composition of forces斥力repulsion Force2.2.1 2.2.1 粘接的吸附理论粘接的吸附理论粘接的吸附理论粘接的吸附理论与表面吸附现象与表面吸附现象与表面吸附现象与表面吸附现象adsorption theory and adsorption phenomena on adsorption theory and adsorption phenomena on surfacesurface内聚力粘附力化学键化学键(chemical bond)分子间作用力 (force among molecules) -范德华力 氢键（hydrogen bond） 取向力 诱导力 和色散力-350-300-250-200-150-100-500501001502000.511.522.533.544.55化学键氢键范德华力2. 2. 化学键化学键化学键化学键（a) a) 离子键离子键离子键离子键( (Ionic bond; Ionic bond; electrovalent bond)electrovalent bond)MeOHCH3HOCOCH3O-COMe+OH2+(b). (b). 共价键共价键共价键共价键( (covalent bond)covalent bond)原子轨道重合形成分子轨道对电子云的吸引产生作用力强度大：理论值1.6104MPa实际的差距： 不可能在粘接界面处紧密的排列 不可能使所有的CC键同时破坏。Cellulose OHON RCelluloseONR OHSI OHR O SISi O Si+在粘附界面产生化学键的例子在粘附界面产生化学键的例子Example for the Chemical Example for the Chemical adhesion between interface adhesion between interface CelluloseOHONRCelluloseONR OHSI OH CH3CH3ROSICH3CH3CH3Si OSiCH3CH3CH3CH3 CH3CH3CelluloseOHCH2CHORCelluloseO CH2CHROHSIOHCH3 CH3CH3CH2CHORSIO CH2CHROH+3.3.分子间作用力分子间作用力(interactions between (interactions between molecules)molecules)普遍意义(a)(a) 极性分子间的作用力极性分子间的作用力极性分子间的作用力极性分子间的作用力Interactions between polar moleculesInteractions between polar molecules电负性X=I(电离电位)+(电子亲和势)偶极矩=电荷电量电荷中心距离分子的偶极矩=键的偶极矩的向量和偶极子的相互作用产生作用力(取向力)U0=-24/(3KTR6)U0=-21222/(3KTR6)(b) (b) 偶极分子和非偶极分子的相互作用偶极分子和非偶极分子的相互作用偶极分子和非偶极分子的相互作用偶极分子和非偶极分子的相互作用Interactions between dipole molecules and Interactions between dipole molecules and nonnon- - dipole molecule dipole molecule 诱导偶极矩 i=E=-3V(n-1)/(4N(n+2)因诱导偶极矩产生的相互作用(诱导力)Ui(1,2)=-(122+221)/R6UiPE=-0.4710-23J(c) (c) 非偶极分子之间的作用力非偶极分子之间的作用力非偶极分子之间的作用力非偶极分子之间的作用力Interactions between nonInteractions between non- - dipole molecule dipole molecule 正负电荷瞬间不重合引发相邻分子的振动谐振子相互作用（色散力）Ud=-3I2/（4R6)Ud=-3I1I212/2(I1+I2)R6Ud=-1.110-21J(d) (d) 氢键氢键氢键氢键( (hydrogen bond)hydrogen bond)电负性较