第五章膠黏劑

1、5.1 膠粘劑概述膠粘劑概述膠粘劑，又稱黏合劑，簡稱膠，膠粘劑，又稱黏合劑，簡稱膠，是一類通過黏附作用而是一類通過黏附作用而使被粘結(jié)物體或使被粘結(jié)物體或材料粘合在一起的物質(zhì)。材料粘合在一起的物質(zhì)。5.1.1 粘接的優(yōu)缺點(diǎn) 膠粘劑具有應(yīng)用廣泛，使用簡便，經(jīng)濟(jì)效益高等許多特點(diǎn)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，膠粘劑正在越來越多地代替機(jī)械聯(lián)結(jié)，從而為各行業(yè)簡化工藝、節(jié)約能源、降低成本、提高經(jīng)濟(jì)效益提供了有效途徑。5.1.2 膠粘劑的化學(xué)組成及作用 基料基料：起粘結(jié)作用的主體成分。 固化劑和促進(jìn)劑固化劑和促進(jìn)劑：固化劑直接參與化學(xué)反應(yīng)，使黏料固化；促進(jìn)劑在配方中促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)，縮短固化時(shí)間。 填料填料：改善膠黏劑的

2、性能或降低成本。 稀釋劑稀釋劑：降低膠黏劑黏度，使其具有適宜的使用黏度。 偶聯(lián)劑偶聯(lián)劑：提高被粘物與膠黏劑之間的粘結(jié)強(qiáng)度。 其他助劑：分散劑、改性劑、觸變劑、增韌劑、增塑劑、穩(wěn)定劑、阻燃劑等。5.1.3 膠粘劑的分類膠粘劑的分類 按主體化學(xué)成分（基料）分類按主體化學(xué)成分（基料）分類 按受力情況分類 按物理形態(tài)分類 按用途進(jìn)行分類 按使用特點(diǎn)分類5.2 粘接原理及工藝 5.2.1 粘接的基本原理 機(jī)械理論 靜電理論 擴(kuò)散理論擴(kuò)散理論 吸附理論工業(yè)中常用三大連接技術(shù)：焊接、機(jī)械連接和粘結(jié)。工業(yè)中常用三大連接技術(shù)：焊接、機(jī)械連接和粘結(jié)。5.2.2 膠粘劑的選擇原則 l根據(jù)材質(zhì)選擇膠粘劑l根據(jù)使用場(chǎng)合

3、選擇膠粘劑l根據(jù)成本選擇膠粘劑5.2.3 粘接接頭設(shè)計(jì) 1、避免應(yīng)力集中受力方向最好在膠接強(qiáng)度最大的方向上；2、合理地增加膠接面積；3、接頭設(shè)計(jì)盡量保證膠層厚度一致；4、防止層壓制品的層間剝離。5.2.4 被粘接面的表面處理 表面處理l常用的表面處理方法有物理法和化學(xué)法兩種。l物理法有打磨、噴砂、機(jī)械加工，電暈處理等物理法有打磨、噴砂、機(jī)械加工，電暈處理等。l化學(xué)法包括溶劑清洗，酸、堿或天機(jī)鹽溶液處理，化學(xué)法包括溶劑清洗，酸、堿或天機(jī)鹽溶液處理，陽極化處理，等離子體處理等陽極化處理，等離子體處理等。 膠粘劑的涂刷 粘接的實(shí)施 膠粘劑的固化 粘接接頭的后處理5.3 無機(jī)膠粘劑無機(jī)膠粘劑 無機(jī)膠粘

4、劑即由無機(jī)物組成的膠黏劑。從化學(xué)組分來看，其主要包括硅酸鹽、磷酸鹽、硫酸鹽、硼酸鹽等。5.3.1 熱熔型熱熔型是指黏料本身受熱到一定程度后即開始熔融，然后熔融的黏料潤濕被粘材質(zhì)，經(jīng)冷卻后重新固化達(dá)到粘結(jié)目的的一類膠黏劑。其主要特點(diǎn)是除具有一定的粘結(jié)強(qiáng)度外，還具有較好的密封效果。其中應(yīng)用較普遍的為焊錫、銀焊料等低熔點(diǎn)金屬。5.3.2 空氣干燥型空氣干燥型是指膠黏劑中的水分或溶劑在空氣中自然揮發(fā)，從而固化形成粘結(jié)的一類膠黏劑。從固化機(jī)理看：從固化機(jī)理看：5.3.3 水固型水固型是指遇水后即發(fā)生化學(xué)反應(yīng)并固化凝結(jié)的一類膠黏劑，也稱為水硬型膠黏劑。此類膠黏劑主要包括石膏、各類水泥等。5.3.4 化學(xué)反

5、應(yīng)型化學(xué)反應(yīng)型是指由膠料與水以外的物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)固化形成粘接作用的一類膠黏劑。這類膠黏劑的顯著特點(diǎn)是粘接強(qiáng)度高、操作性能好、可耐800以上的高溫等。5.4.1 骨膠骨膠屬于動(dòng)物蛋白質(zhì)膠或氨基酸類膠。為琥珀色、半透明、魚眼狀顆粒，具有高凍力、低粘度的特性，可用于砂布砂紙、紡織上漿、電鍍拋光、木器家俱、工藝品制作等行業(yè)。5.4 天然膠粘劑天然膠粘劑生產(chǎn)工藝：將骨料軋碎至平均為18cm大小的碎塊，用苯、石油醚等有機(jī)溶劑進(jìn)行骨油的萃取，使骨料中的脂肪含量降至1以下。然后在一個(gè)轉(zhuǎn)鼓中使骨料相互摩擦，以使表面上殘余的肉和筋等分離。再裝入漂白罐中，加水并通入二氧化硫氣。二氧化硫溶于水而生成亞硫酸，除有漂白

6、作用外還有滅菌和酸處理作用。二氧化硫使骨料中的部分磷酸鈣轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿岫溻}而溶解于水中，這樣可使骨質(zhì)疏松而便于用水萃取。經(jīng)二氧化硫處理和水洗即送去萃取。萃取在 0.25MPa左右的壓力下進(jìn)行，因此溫度較高。萃取器一般以68個(gè)為一組，定時(shí)將萃取液逐罐逆向流動(dòng)。從新裝料的萃取器抽出的是最濃的萃取液。萃取液經(jīng)過濾后再蒸發(fā)濃縮到50左右。加入適當(dāng)?shù)姆栏瘎┖罄鋮s形成凝膠，烘干成為骨膠。 用途：作粘結(jié)劑，用于鉛筆鉛筆、砂布、砂紙等的粘結(jié)及膠合木器、裝訂書本等。用于印刷制版及金屬銘牌和徽章制造。用作電鍍添加劑。在電鍍液中加入少量骨膠可使鍍層表面光亮?？勺魇┠z劑，用于造紙?jiān)旒埡图徔椆I(yè)。草帽施上骨膠后，再用甲醛

7、處理，不易變形并可防水。 5.4.2 蟲膠 蟲膠：屬于球蟲亞綱的紫膠蟲的分泌物制得的。紫膠蟲生長周期為6個(gè)月，終生寄生于樹木枝條之上。人們收集這種布滿紫膠蟲尸體硬殼的枝條并將上面的紫膠蟲分泌物粉碎成片，即得到原始蟲膠生膠生膠。然后將生膠中的昆蟲尸體和小木屑去掉，用冷水洗掉其中的染料成分，經(jīng)干燥后得到呈現(xiàn)紅色到褐色不等的蟲膠原料紫膠紫膠。所有的蟲膠最終制品都是由紫膠經(jīng)過深加工制成的。 蟲膠的用途食品（水果上光劑、糖果和巧克力的脫模劑和上光劑）制藥工業(yè)（片劑包衣）木制品表面處理（底漆、亮光漆和粗面拋光劑）電子工業(yè)（絕緣體）印刷油墨，墨水和墨汁化妝品（睫毛膏的粘合劑、洗發(fā)水/發(fā)膠的成膜劑、香水的微膠

8、囊）研磨劑（砂輪粘合劑）牙科材料制帽（加硬處理劑），地板蠟，皮革拋光，煙火，種子包衣，染料的微膠囊等。 5.5 三醛膠三醛膠三醛膠系指酚醛樹脂膠黏劑、脲醛樹脂膠黏劑和三聚氰三醛膠系指酚醛樹脂膠黏劑、脲醛樹脂膠黏劑和三聚氰胺甲醛樹脂膠黏劑胺甲醛樹脂膠黏劑。其中，脲醛樹脂膠黏劑和三聚氰胺甲醛樹脂膠黏劑也稱氨基樹脂膠黏劑。它們主要應(yīng)用于木材加工行業(yè)。5.5.1 酚醛樹脂的合成、反應(yīng)及固化機(jī)理 1、熱塑性酚醛樹脂的合成 熱塑性酚醛樹脂熱塑性酚醛樹脂是在酸性酸性介質(zhì)中（pH氫氧化鋇氨水；酸催化能力： 對(duì)甲苯磺酸鹽酸高氯酸硫酸草酸5.5.4 酚醛樹脂的應(yīng)用（1）酚醛模塑料5.5.4 酚醛樹脂的應(yīng)用（2）酚

9、醛丁腈膠粘劑酚醛丁腈膠粘劑的基本組成:a、酚醛樹脂：b、丁腈橡膠：一般選丙烯腈含量為40的丁腈橡膠。c、溶劑：丙酮、丁酮和乙酸乙酯等。d、硫化劑及其它添加劑： 硫化體系主要是硫磺硫化體系。常用的促進(jìn)劑有DM。 填料有碳黑、氧化鎂、硅酸鈣、石棉、玻璃纖維等。填料具有補(bǔ)強(qiáng)、提高耐熱性、降低成本、調(diào)節(jié)膨脹系數(shù)等作用。5.5.5 脲醛樹脂膠粘劑 1、反應(yīng)機(jī)理 2、影響因素（摩爾比、pH值、原料純度、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間） 3、合成工藝（堿性條件合成、酸性條件縮聚、中性條件保存） 4、粘接調(diào)膠（固化劑、填料、助劑、改性劑）5.6 醋酸乙烯系膠粘劑醋酸乙烯系膠粘劑聚醋酸乙烯酯膠粘劑主要是指以醋酸乙烯為主要單

10、體的一類膠黏劑。醋酸乙烯的聚合可采用本體聚合本體聚合、溶液聚合溶液聚合和乳液聚合乳液聚合等多種方法。但用于膠黏劑的一般采用乳液聚合的方法進(jìn)行生產(chǎn)，其所得產(chǎn)物稱為聚醋酸乙烯乳液膠黏劑聚醋酸乙烯乳液膠黏劑，簡稱“白乳液”或“白膠白膠”。5.7 丙烯酸系膠粘劑 常用單體：丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸異丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯等。 共聚單體：醋酸乙烯酯、苯乙烯、丙烯腈、順丁烯二酸二丁酯、偏二氯乙烯、氯乙烯、丁二烯、乙烯等。 功能單體：（甲基）丙烯酸、馬來酸、富馬酸、衣康酸、（甲基）丙烯酰胺、丁烯酸等以及交聯(lián)單體（甲基）丙烯酸羥乙酯、（甲基）丙烯酸

11、羥丙酯、N-羥甲基丙烯酰胺、雙（甲基）丙烯酸乙二醇酯、雙（甲基）丙烯酸丁二醇酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、二乙烯基苯、用亞麻仁油和桐油等改性的醇酸樹脂等。不同的單體將賦予乳液聚合物不同的性能。 丙烯酸酯系膠粘劑 氰基丙烯酸酯膠粘劑 丙烯酸乳液膠粘劑 丙烯酸溶液膠粘劑 雙組分丙烯酸酯膠粘劑具體的工藝過程為： 分別把組分A和B混合均勻； 在反應(yīng)器中加入560份蒸餾水，40份烷基酚聚氧乙烯醚，50% 的N-羥甲基丙烯酰胺水溶液，240份單體混合物； 開動(dòng)攪拌，通氮?dú)?0 min； 加入0.5份過硫酸鉀和0.5份偏亞硫酸鈉，升溫至55； 緩慢加入已經(jīng)混合好的剩余的組分A和B，以及4%的過硫酸鉀40份和4

12、%的偏亞硫酸鈉40份；控制反應(yīng)時(shí)間為240 min即得成品乳液。 上述乳液配以氨水、六羥樹脂等可得粘度為20 Pa.s的粘稠乳液，此乳液即為靜電植絨膠粘劑。 丙烯酸溶液聚合方塊流程圖5.8 -氰基丙烯酸酯膠粘劑 -氰基丙烯酸酯中由于氰基和酯基具有很強(qiáng)的吸電子性，所以在弱堿和水存在下，可快速進(jìn)行陰離子聚合而完成粘結(jié)過程。世界上第一個(gè)商品化的-氰基丙烯酸酯膠粘劑叫做Eastman910。-氰基丙烯酸酯膠粘劑的特點(diǎn)：方便、固化快、強(qiáng)度高、適用性廣、電氣性能、使用經(jīng)濟(jì)、一般耐溶劑性優(yōu)良。5.9 環(huán)氧樹脂膠粘劑 1、環(huán)氧樹脂的分類：按化學(xué)結(jié)構(gòu)分，縮水甘油醚型、縮水甘油酯型、縮水甘油胺型、線性脂肪族型和脂

13、肪族型。 2、環(huán)氧樹脂的各種配合劑 固化劑：胺類、酸酐類、樹脂類 增韌劑：DBP、DOP、橡膠類 稀釋劑：活性稀釋劑：單環(huán)氧基或雙環(huán)氧基化合物。非活性稀釋劑：DOP、DBP、甲苯、二甲苯。 填料：水泥粉、石棉、銅粉環(huán)氧樹脂是指分子中含有兩個(gè)以上環(huán)氧基團(tuán)的高分子化合物。3、雙酚A型環(huán)氧樹脂：工業(yè)上應(yīng)用最多的環(huán)氧樹脂。雙酚A + 環(huán)氧氯丙烷 環(huán)氧樹脂4、固化機(jī)理胺類固化劑包括脂肪胺、脂環(huán)胺、芳胺、聚酰胺、雙氰雙胺等。它主要是通過活潑氫與環(huán)氧基反應(yīng)，而使樹脂固化交聯(lián)。 酸酐類固化劑也是及其廣泛的。其與環(huán)氧樹脂的反應(yīng)首先生成羧基，繼而與環(huán)氧基加成生成酯基。但是有些酸酐的反應(yīng)活性較低，因此在其中也常常加

14、入三級(jí)胺以加快固化。催化型固化劑有叔胺、咪唑及硼化物。催化型固化劑與反應(yīng)型固化劑不同，它主要是使環(huán)氧基開環(huán)，使環(huán)氧樹脂進(jìn)行均聚，生成以醚鍵為主要結(jié)構(gòu)的均聚物。5、環(huán)氧樹脂膠粘劑的配制及使用糊狀膠粘劑膜狀膠粘劑環(huán)氧樹脂除直接使用之外，還可以和許多其它的高分子化合物相配合，以適應(yīng)不同的要求。如環(huán)氧低分子聚酰胺、環(huán)氧尼龍、環(huán)氧縮醛、環(huán)氧聚砜、環(huán)氧酚醛、環(huán)氧聚氨酯、環(huán)氧丁腈等。5.10 聚氨酯膠粘劑聚氨酯膠粘劑 5.11 氯丁橡膠膠粘劑氯丁橡膠膠粘劑氯丁膠品種、性能及生產(chǎn)廠家氯丁膠品種、性能及生產(chǎn)廠家型號(hào)型號(hào)名稱名稱特點(diǎn)特點(diǎn)生產(chǎn)廠家生產(chǎn)廠家CX401氯丁膠粘劑氯丁膠粘劑北京椿樹橡膠制品廠北京椿樹橡膠制

15、品廠 LDN15硬材料粘結(jié)劑硬材料粘結(jié)劑耐濕、耐老化耐濕、耐老化四川長壽化工廠四川長壽化工廠 長城牌長城牌202氯丁膠粘劑氯丁膠粘劑干燥快、初粘強(qiáng)度干燥快、初粘強(qiáng)度大、膠膜柔軟大、膠膜柔軟上海制筆零件三廠上海制筆零件三廠 XY401膠粘劑膠粘劑無毒、粘性強(qiáng)無毒、粘性強(qiáng)北京橡膠二十廠北京橡膠二十廠 804SPVC地板膠粘劑地板膠粘劑無毒、無味、耐溫、無毒、無味、耐溫、不燃不燃上海江?；S上海江?；S 8123PVC地板膠粘劑地板膠粘劑無毒、耐熱、耐低無毒、耐熱、耐低溫溫上海匯麗化學(xué)材料總廠上海匯麗化學(xué)材料總廠 塑料地板膠塑料地板膠無毒、耐熱、耐低無毒、耐熱、耐低溫溫北京塑料十廠北京塑料十廠

16、家用膠粘劑家用膠粘劑耐燃、耐候、耐油耐燃、耐候、耐油河北邯鄲粘結(jié)材料廠河北邯鄲粘結(jié)材料廠 5.12 有機(jī)硅膠粘劑有機(jī)硅膠粘劑 有機(jī)硅膠粘劑是以硅氧鍵為主鏈的一類聚合物膠粘劑。它具有耐紫外線輻射、耐臭氧、耐高、低溫化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定以及突出的耐老化性能。按其結(jié)構(gòu)和性質(zhì)可分為有機(jī)硅樹脂膠粘劑和有機(jī)硅橡膠膠粘劑。 硅樹脂具有支鏈結(jié)構(gòu)，在高溫下可進(jìn)一步縮合成為高度交聯(lián)的硬而脆的樹脂。硅橡膠為線性結(jié)構(gòu)，在固化劑和催化劑的作用下，可縮合成有若干交聯(lián)點(diǎn)的彈性體。 硅橡膠型膠粘劑是有機(jī)硅膠粘劑中的重要品種。其可分為單組分室溫硫化硅橡膠和雙組分室溫硫化硅橡膠。 單組分室溫硫化硅橡膠是由端羥基硅橡膠、交聯(lián)劑、填料及其它

17、助劑所組成。使用時(shí)，與空氣中的濕氣接觸，即能固化。 雙組分室溫硫化硅橡膠由硅橡膠和填料組成一個(gè)組分，交聯(lián)劑、促進(jìn)劑等組成一個(gè)組分。在使用現(xiàn)場(chǎng)調(diào)配后，進(jìn)行粘接。 5.13 熱熔膠熱熔膠 5.13.1 熱熔膠的組成 5.13.2 對(duì)熱熔膠的的要求 5.13.3 EVA（乙烯-醋酸乙烯酯共聚物）型熱熔膠：目前應(yīng)用最廣泛的熱熔膠。 5.13.4 聚酯和聚酰胺型熱熔膠熱熔膠是在加熱熔融狀態(tài)下涂布施膠，然后冷卻成固態(tài)即完成粘結(jié)的一類膠黏劑。5.14 厭氧膠黏劑 厭氧膠黏劑，即隔絕空氣就自行固化的一類膠黏劑。其由主劑和配合劑組成，主劑是甲基丙烯酸的單酯、雙酯、多元酯或改性酯，或是多種單體樹脂的混合物。配合劑

18、有引發(fā)劑、阻聚劑、促進(jìn)劑、穩(wěn)定劑、增粘劑、觸變劑、染色劑等。各組分處于精密的平衡之中。一旦平衡被打破，體系立刻產(chǎn)生大量的活性自由基，而迅速聚合固化。5.15 壓敏膠黏劑 5.15.1 壓敏膠的分類、組成 按化學(xué)結(jié)構(gòu)，壓敏膠粘劑可分為橡膠型和樹脂型。橡膠型壓敏膠粘劑包括天然橡膠、丁基橡膠、丁苯橡膠（SIS）、聚異丁烯和硅橡膠等。樹脂型壓敏膠粘劑包括聚烯烴類、丙烯酸類、醋酸乙烯共聚物類和聚乙烯基醚等。按形態(tài)及使用特點(diǎn)分，壓敏膠粘劑有溶劑型、乳液型及熱熔型三種。SIS和丙烯酸樹脂是最常用的壓敏膠粘劑。 5.15.2 壓敏膠粘帶的構(gòu)成及粘附特性 壓敏膠粘劑必須滿足T (快粘力)A(粘附力)C(內(nèi)聚力)K(粘基力) 壓敏膠黏劑是可以賦予被粘物一層持久性黏膜的膠黏劑。5.16 密封膠 密封膠：起密封作用的膠黏劑。如防止氣體或液體的泄漏，防止灰塵、水分的浸入，