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木材/异氰酸酯界面作用及其力学性能的研究

作　者: 林旭
导　师: 赵殊
学　校: 东北林业大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: 界面物理作用 异氰酸酯 木材 反相气相色谱 扫描电镜 X射线光电子能谱
分类号: TQ430.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 229次
引　用: 2次
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内容摘要


异氰酸酯胶粘剂对木材胶接机理是近十年多来木材胶粘剂研究的焦点。本文用反相气相色谱法（Inverse gas chromatography,IGC）；X射线光电子能谱（X-ray photoelectronspectroscopy,XPS），扫描电镜（Scanning electron microscopy,SEM）和力学试验机等技术手段详细研究了木材／异氰酸酯胶粘剂的界面物理作用。通过反相气相色谱法测定表面自由能，得知水曲柳和杨木的表面色散自由能分别为36.32 mJ·m2和37.98mJ·m-2（323.15K），两树种表面色散作用能差别不大，均属高能表面；二者表面接受电子能力均大于给电子能力，表现出很强的酸性特性。对异氰酸酯胶粘剂和酚醛树脂胶粘剂IGC研究发现，与木材表面特性相反，两种树脂表面均显示碱性特性，从理论上证明了木材与胶粘剂能够产生表面酸碱作用。酚醛树脂的表面色散自由能为34.38mJ·m-2，略大于异氰酸酯胶粘剂的31.80mJ·m-2，但异氰酸酯胶粘剂的碱性常数接近于酚醛树脂的两倍，总表面自由能也比酚醛树脂大。在微观界面分析中，为了便于研究界面，用更为平整、致密的纤维素膜代替了多孔的木材。XPS分析发现异氰酸酯胶粘剂与纤维素膜界面具有分子扩散现象，而且在界面处发生氢键作用。SEM观察到异氰酸酯胶粘剂比酚醛树脂胶粘剂对纤维素膜具有更佳的界面相容性；在同一种异氰酸酯胶粘剂中，固化温度不同，界面相容性也有明显的区别。为了研究上述体系的宏观力学性能，进行了纤维素膜／异氰酸酯胶粘剂胶接试件的剪切强度实验。发现低温固化胶接接头破坏模式为纤维素膜、胶粘剂界面破坏，高温固化胶接接头为胶层破坏，与微观界面分析结果相一致。高温固化试件的胶接强度随异氰酸酯含量的增加明显下降。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-7
1 绪论  7-16
  1.1 异氰酸酯胶粘剂  7
  1.2 研究背景  7-15
    1.2.1 粘接理论概述  7-12
    1.2.2 异氰酸酯胶粘剂对木材的胶接  12-13
    1.2.3 国内外异氰酸酯胶接木材研究进展  13-15
  1.3 研究思路与研究内容  15-16
2 木材与胶粘剂热力学表面自由能的研究  16-29
  2.1 表面自由能与胶接强度的关系  16-18
    2.1.1 胶粘剂对材料表面的润湿  16
    2.1.2 胶粘剂与材料表面的粘附功  16-18
  2.2 反相气相色谱研究木材与胶粘剂表面自由能  18-20
    2.2.1 反相气相色谱原理  18-19
    2.2.2 实验部分  19-20
  2.3 结果与讨论  20-27
    2.3.1 水曲柳、杨木表面自由能测试  20-23
    2.3.2 PU、PF胶粘剂表面自由能测试  23-26
    2.3.3 胶粘剂对木材的润湿与界面粘附功  26-27
  2.4 界面酸碱作用对胶接强度的贡献  27-28
  2.5 本章小结  28-29
3 XPS考察纤维素膜/异氰酸酯胶粘剂界面作用  29-35
  3.1 XPS的基本原理以及在粘接机理中的应用  29-30
    3.1.1 XPS基本原理  29
    3.1.2 XPS技术在粘接机理中的应用  29-30
  3.2 XPS评价纤维素膜/异氰酸酯胶粘剂界面作用  30-33
    3.2.1 纤维素膜代替木材表面的必要性与可行性  30
    3.2.2 实验部分  30-31
    3.2.3 结果与讨论  31-33
  3.3 本章小结  33-35
4 纤维素膜/异氰酸酯胶粘剂的胶接强度  35-42
  4.1 实验部分  35
    4.1.1 纤维素膜/异氰酸酯胶粘剂胶接强度实验  35
    4.1.2 SEM实验  35
    4.1.3 异氰酸酯胶粘剂胶层力学性能测试  35
    4.1.4 PU、PF胶粘剂溶度参数测试  35
  4.2 结果与讨论  35-39
    4.2.1 异氰酸酯固化反应  36
    4.2.2 固化温度的影响  36-38
    4.2.3 胶粘剂摩尔比的影响  38-39
  4.3 扩散作用对胶接强度的贡献  39-40
  4.4 本章小结  40-42
结论  42-44
参考文献  44-48
攻读学位期间发表的学术论文  48-49
致谢  49-50

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 胶粘剂工业 > 一般性问题 > 基础理论
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