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一、膠粘劑的定義

1、膠粘劑的定義：

通過(guò)界面的粘附和物質(zhì)的內(nèi)聚等作用，能使兩種或兩種以上的制件或材料連接在一起的天然的或合成的、有機(jī)的或無(wú)機(jī)的一類物質(zhì)，統(tǒng)稱為膠粘劑（adhesive）又叫粘合劑，習(xí)慣上稱為膠。

2、粘結(jié)（粘合）：

指兩個(gè)表面靠化學(xué)力、物理力或者兩者兼有的力使之結(jié)合在一起的狀態(tài)。

膠粘劑首先必須在被粘物表面粘附，這是由于兩相之間產(chǎn)生粘合力，該力來(lái)源于次價(jià)鍵力或主價(jià)鍵力。

3、內(nèi)聚：

即單一物質(zhì)內(nèi)部各粒子靠主價(jià)鍵力（包括離子鍵、共價(jià)鍵、配位鍵、金屬鍵等）、次價(jià)鍵力（包括范德華力、氫鍵）結(jié)合在一起的狀態(tài)。膠粘劑的內(nèi)聚力與分子間力、相對(duì)分子質(zhì)量、交聯(lián)程度、結(jié)晶和分子纏繞等因素有關(guān)。

 

二、膠粘劑的要求

1：不論出于何種狀態(tài)，當(dāng)涂布時(shí)都應(yīng)呈液態(tài)；

2：對(duì)被粘接物表面能夠完全鋪展，充分潤(rùn)濕；

3：必須能夠通過(guò)某種方式而使液體轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w或凝膠狀態(tài)，形成堅(jiān)韌而穩(wěn)定的膠層；

4：固化后應(yīng)有一定的強(qiáng)度。能夠可靠的連接，傳遞應(yīng)力，抵抗破壞；

5：可耐0℃以上的溫度，并經(jīng)受一定時(shí)間的考驗(yàn)。

 

三、膠粘劑的分類

1：按照外觀分類

   1.1：溶劑型

   1.2：乳液型（水性）

   1.3：膏狀或糊狀

   1.4：固體型

   1.5：膜狀型

2：按照固化方式分

   水基蒸發(fā)型、溶劑揮發(fā)型、熱熔型、化學(xué)反應(yīng)型、壓敏型。

 

四、膠粘劑的基本組成

1 、膠粘劑的基本組成：

膠粘劑的組分包括基料、固化劑、溶劑、增塑劑、填料、偶聯(lián)劑、交聯(lián)劑、促進(jìn)劑、增韌劑、增粘劑、增稠劑、稀釋劑、防老劑、阻聚劑、阻燃劑、引發(fā)劑、光敏劑、消泡劑、防腐劑、穩(wěn)定劑、絡(luò)合劑、乳化劑。

2 、基料的種類：

基料是膠粘劑的主要成分、主劑或主體聚合物，起粘合作用。按照化學(xué)的成分的不同  ，基料的來(lái)源有無(wú)機(jī)化合物和有機(jī)化合物。有機(jī)化合物是高分子合成類的高分子基料。

2.1 常用的有機(jī)化合物

熱固性合成樹脂：酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、氨基樹脂、聚氨酯樹脂、不飽和聚酯和丙烯酸樹脂。

熱塑性合成樹脂：橡膠類基料、天然高分子材料、水性膠乳類  基料

橡膠類基料膠粘劑

2.2 膠粘劑基料的選擇原理

根據(jù)膠粘劑應(yīng)用的對(duì)象、應(yīng)用的場(chǎng)合及應(yīng)用的性能的選擇。同時(shí)分子基料的分子結(jié)構(gòu)與粘接性能的關(guān)系甚為密切。

1).高分子材料的極性有關(guān)   

2).高分子材料的結(jié)晶性能

3).高分子材料的分子量

 

3、固化劑（硬化劑）

3.1.固化劑（硬化劑）

使基態(tài)原料通過(guò)化學(xué)反應(yīng)，發(fā)生聚合、縮聚或交聯(lián)反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)榫€性高聚物或者網(wǎng)狀高聚物，是膠接接頭具有力學(xué)強(qiáng)度和穩(wěn)定性的物質(zhì)。

3.2.固化劑的選擇：

1）：最好是液體的無(wú)毒、無(wú)色、無(wú)味的物質(zhì)；

2）：固化劑與被固化物反應(yīng)要平穩(wěn)，放熱量少，以減少膠層的內(nèi)聚力；

3）：耐熱性，選用分子中具有反應(yīng)基團(tuán)較多的固化劑；

4）：韌性，選用分子鏈較長(zhǎng)的固化劑；

 

4、膠粘劑溶劑

4.1.膠粘劑溶劑

指能夠降低某些固體或者液體分子間力，而使被溶物質(zhì)分散為分子或離子均一體系的液體，常用的溶劑為低黏度的液體物質(zhì)。主要有脂肪烴、芳香烴、鹵代烴、酯類、醇類、酮類、酸類、醚類、萜烯烴、酰胺類和水類。但是多數(shù)的有機(jī)溶劑有一定的毒性、易燃性、易爆性、對(duì)環(huán)境有污染、對(duì)安全又隱患、對(duì)人體有危害。

4.2.溶劑的作用：

1） 聚合反應(yīng)的介質(zhì)：是反應(yīng)緩和、溫度易于控制、

2） 溶解基料：制備溶劑型膠粘劑

3） 稀釋劑：稀釋膠粘劑使其達(dá)到一定的黏度，有利于濕潤(rùn)、便于涂布

4） 調(diào)節(jié)膠粘劑的揮發(fā)速度

5） 防止凝膠，用來(lái)增加貯存穩(wěn)定性

6） 粘結(jié)前的表面清潔處理劑

7） 直接粘接，某些塑料

8） 降低成本、提高效益

4.3、膠粘劑溶劑的選擇

1）. 溶劑的選擇

A、極性：選擇與基料極性相同或相近的溶劑（相似相容的原理）。

B、溶解度參數(shù)（與極性有關(guān)）：溶劑的溶解度參數(shù)和高分子基體的溶解度參數(shù)相近。

C、溶劑的揮發(fā)性：選擇揮發(fā)度適當(dāng)?shù)娜軇┗蚩炻旌系娜軇?/span>

溶劑揮發(fā)太快：膠液表面易成膜、膜下溶劑不易揮發(fā)；揮發(fā)是一個(gè)吸熱的過(guò)程，太快膠膜表面的溫度降低而凝結(jié)水汽，影響粘接質(zhì)量。

溶劑揮發(fā)太慢：表干時(shí)間慢，影響工效。

D、溶劑的選擇要考慮到價(jià)格、毒性和來(lái)源。 

 

5、軟化劑

5.1. 軟化劑的作用：

軟化劑是SBS費(fèi)用不可的組分，其作用是調(diào)節(jié)硬度，流動(dòng)性，并降低成本，充油SBS可使配煉加工更容易。最常用的是環(huán)烷油，芳烴成色深、有毒、不能使用，石蠟油不能改善物性，還會(huì)導(dǎo)致噴出。國(guó)產(chǎn)克拉瑪依KN系列環(huán)保型環(huán)烷油（例如KN4010等）質(zhì)量上乘。

5.2. 軟化劑的種類：

按烴類組成分為石蠟基、環(huán)烷基、芳香基三類。

5.3. 軟化劑的特點(diǎn)：

1） 石蠟基橡膠油：抗氧化、光安定性好，但乳化性、相容性、低溫性相對(duì)較差；

2） 環(huán)烷基橡膠油：兼具石蠟基、芳香基的優(yōu)點(diǎn)，乳化性、相容性適中，無(wú)污染、無(wú)毒性，適用范圍也比較廣。

3） 芳香基橡膠油：相容性好，填充量大，價(jià)格低廉，所得橡膠產(chǎn)品強(qiáng)度高。但顏色深、毒性大、對(duì)環(huán)境污染大。

6、增塑劑

6.1. 增塑劑的定義

是一種降低高分子化合物玻璃化溫度和熔融溫度，改善膠層脆性、增進(jìn)熔融流動(dòng)性的物質(zhì)。

6.2.  增塑劑的作用：

1）、 屏散高分子化合物的活性基團(tuán)，減弱分子間作用力，從而降低分子之間的相互作用。

2）、 增加高分子化合物的熱性、延伸性和耐寒性，降低其內(nèi)聚強(qiáng)度、彈性模量及耐熱性。

6.3、增塑劑的選擇：

1）、極性：

極性大小影響增塑劑與主體材料的相容性，其原理同溶劑作用。

2）、持久性：

由于滲出、遷移、揮發(fā)二損失影響膠的物理機(jī)械性能。選擇高沸點(diǎn)的或高分子量的增塑劑。

3）、分子量及狀態(tài)：

分子量越高，粘接強(qiáng)度越好。

6.4、 常用的增塑劑：

鄰苯二甲酸酯、磷酸酯類、己二酸酯和癸二酸酯等。 

 

7、填料

7.1. 填料的定義

在膠粘劑中不與基體起化學(xué)反應(yīng)，但是可以改變其性能，降低成本的固體材料。

7.2. 常用的填料分為有機(jī)填料和無(wú)機(jī)填料：

有機(jī)填料：改善樹脂的脆性、吸濕性高、耐熱性能低

無(wú)機(jī)填料：使膠的相對(duì)密度增加、脆性增加、但耐熱性、介質(zhì)性能、收縮率等都會(huì)有所改善。

7.3. 填料的選擇：

1）：無(wú)活性與膠粘劑的其他組分不發(fā)生反應(yīng)；

2）：分散性好與基料有良好的潤(rùn)濕性；

3）：不含水分、有害物質(zhì)、油脂，無(wú)吸濕性；

4）：顆粒均勻，無(wú)毒；

5）：來(lái)源廣泛、加工方便、價(jià)格低廉；

6）：填料的密度與基料的密度不能相差太大；

7）：用量適宜。

7.4. 常用的填料：二氧化硅、碳酸鈣、碳酸鎂、鋁粉、酚醛樹脂等

 

8、偶聯(lián)劑

8.1. 偶聯(lián)劑

能同時(shí)與極性物質(zhì)和非極性物質(zhì)產(chǎn)生一定結(jié)合力的和化合物，其特點(diǎn)是分子中同時(shí)具有極性和非極性部分的物質(zhì)。常用的偶聯(lián)劑有有機(jī)鉻偶聯(lián)劑、有機(jī)硅偶聯(lián)劑和鈦酸酯偶聯(lián)劑。

在膠粘劑中常用的是硅烷偶聯(lián)劑。

8.2. 偶聯(lián)劑的作用：

1).增加主體樹脂本身的分子間的作用力，提高膠粘劑的內(nèi)聚強(qiáng)度

2).增加樹脂與被粘合物之間的結(jié)合，起了一定的架橋作用。

不同的偶聯(lián)劑具有不同的反應(yīng)基團(tuán)，反應(yīng)基團(tuán)不同對(duì)粘接性能的影響也不同。

9、其他助劑

引發(fā)劑：

在一定的條件下能分解產(chǎn)生自由基的物質(zhì)，一般含有不飽和鍵的化合物中加入引發(fā)劑，常用的引發(fā)劑有過(guò)氧化二苯甲酰、過(guò)氧化環(huán)己酮、過(guò)氧化異丙苯、偶氮二異丁氰等

促進(jìn)劑（催化劑）：

能夠降低引發(fā)劑的分解溫度或加速固化劑與樹脂橡膠反應(yīng)的物質(zhì)。

防老劑：

能延緩高分子化合物的老化的物質(zhì)，對(duì)于高溫、暴曬下使用的膠粘劑由于容易老化變質(zhì)，在配膠時(shí)加入防老劑

增稠劑：

黏度低的膠粘劑，增加使其黏度增加的物質(zhì)

阻聚劑和穩(wěn)定劑：

阻止或延緩含有不飽和鍵的聚合物、單體在貯存過(guò)程中自行交聯(lián)的物質(zhì)(對(duì)苯二酚)

三、改變膠粘劑性能的設(shè)計(jì)原則

粘接強(qiáng)度的改進(jìn)設(shè)計(jì)

1：選擇粘接力和內(nèi)聚力都大的樹脂(環(huán)氧樹脂、聚氨酯)；

2：加入增韌劑、降低脆性、增加膠層韌性，減小內(nèi)應(yīng)力；

3：熱固性樹脂和熱塑性樹脂或橡膠并用，熱固性樹脂提供強(qiáng)力和耐熱元素，而熱塑性樹脂提供粘性和韌性元素。綜合結(jié)果會(huì)得到較高的粘接強(qiáng)度；

4：引入極性基團(tuán)或加入相容性能好、極性大的樹脂，可提高橡膠型膠粘劑的粘接強(qiáng)度；

5：適當(dāng)?shù)慕宦?lián)劑；

6：添加適量適當(dāng)?shù)奶盍?、降低收縮率，晶須或納米田納西奧效果極佳；

7：加入適當(dāng)?shù)呐悸?lián)劑；

8：加入稀釋劑，降低黏度，增大濕潤(rùn)性。

耐熱性的改進(jìn)設(shè)計(jì)

1：采用耐高溫性能好的樹脂或橡膠（酚醛樹脂、有機(jī)硅、氟橡膠、雜環(huán)聚合物）；

2：提高環(huán)的密度；

3：增加交聯(lián)劑；

4：適當(dāng)?shù)靥岣呓Y(jié)晶度；

5：使用耐高溫性能好的固化劑；

6：加入耐熱填料；

7：減少高溫氧化分解，加入抗氧劑；

8：添加硅烷偶聯(lián)劑。 

耐寒性的改進(jìn)設(shè)計(jì)

1：選用耐寒性的聚合物，如聚氨酯；

2：加入增塑劑或增韌劑；

3：降低交聯(lián)度；

4：降低結(jié)晶性；

5：減少填料用量。 

耐溶劑性的改進(jìn)設(shè)計(jì)  

1：采用耐溶劑好的樹脂或橡膠；

2：增加交聯(lián)度；

3：適當(dāng)增大填料的用量；

4：少用或者不用增塑劑。

耐酸堿性的改進(jìn)設(shè)計(jì)

1：提高交聯(lián)度；

2：選用惰性填料；

3：提高填料的用量；

4：酯類增塑劑不耐酸。

耐水性改性設(shè)計(jì)

1：選用分子中含有-CN、-NH2、-OH、 -COO-等基團(tuán)少的聚合物吸水性低，不易被水解；

2：增加膠粘劑基料的用量；

3：使用耐水性固化劑；

4：提高交聯(lián)密度；

5：所用填料為吸水性較小的品種；

6：加入偶聯(lián)劑，改善界面性質(zhì)。

 

耐老化性的改進(jìn)設(shè)計(jì)

1：選用耐水性、耐候性和耐老化性能好的基料；

2：提高交聯(lián)度；

3：加入活性填料；

4：某些膠粘劑中可適當(dāng)?shù)募尤敕览蟿┗蚩寡趸瘎?/span>

5：加入適量的有機(jī)硅烷偶聯(lián)劑；

6：使用高溫固化劑。

阻燃性的改進(jìn)設(shè)計(jì)

1：選用阻燃性的樹脂和橡膠味基料；

2：采用阻燃性的增塑劑；

3：加入阻燃劑，如三氧化二銻、硼酸鋅；

4：使用阻燃性固化劑。