粘合劑原材料的種類及作用

粘合劑原材料的種類及作用第1頁，共22頁，2023年，2月20日，星期六膠黏劑的定義膠黏劑的定義：通過界面的粘附和物質(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)的或無機(jī)的一類物質(zhì)，統(tǒng)稱為膠黏劑（adhesive）又叫粘合劑，習(xí)慣上稱為膠。（通過黏合作用。能使被粘物結(jié)合在一起的物質(zhì)）粘結(jié)（粘合）：指兩個表面靠化學(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)。膠黏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，該力來源于次價鍵力或主價鍵力。內(nèi)聚：即單一物質(zhì)內(nèi)部各粒子靠主價鍵力（包括離子鍵、共價鍵、配位鍵、金屬鍵等）、次價鍵力（包括范德華力、氫鍵）結(jié)合在一起的狀態(tài)。膠黏劑的內(nèi)聚力與分子間力、相對分子質(zhì)量、交聯(lián)程度、結(jié)晶和分子纏繞等因素有關(guān)。第2頁，共22頁，2023年，2月20日，星期六膠黏劑的要求膠黏劑的要求：1：不論出于何種狀態(tài)，當(dāng)涂布時都應(yīng)呈液態(tài)2：對被粘結(jié)物表面能夠完全鋪展，充分潤濕3：必須能夠通過某種方式而使液體轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w或凝膠狀態(tài)，形成堅韌而穩(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)受一定時間的考驗第3頁，共22頁，2023年，2月20日，星期六膠黏劑的分類

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、壓敏型第4頁，共22頁，2023年，2月20日，星期六膠黏劑的基本組成

1膠黏劑的基本組成：膠黏劑的組分包括基料、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：基料是膠黏劑的主要成分、主劑或主體聚合物，起粘合作用。按照化學(xué)的成分的不同，基料的來源有無機(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黏劑2.2膠黏劑基料的選擇原理根據(jù)膠黏劑應(yīng)用的對象、應(yīng)用的場合及應(yīng)用的性能的選擇。同時分子基料的分子結(jié)構(gòu)與粘結(jié)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第5頁，共22頁，2023年，2月20日，星期六固化劑（硬化劑）1.固化劑（硬化劑）使基態(tài)原料通過化學(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)。2.固化劑的選擇：2.1：最好是液體的無毒、無色、無味的物質(zhì)2.2：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2.3：耐熱性，選用分子中具有反應(yīng)基團(tuán)較多的固化劑2.4：韌性，選用分子鏈較長的固化劑第6頁，共22頁，2023年，2月20日，星期六膠黏劑溶劑

1.膠黏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，常用的溶劑為低粘度的液體物質(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、對環(huán)境有污染、對安全又隱患、對人體有危害。2.溶劑的作用：2.1聚合反應(yīng)的介質(zhì)：是反應(yīng)緩和、溫度易于控制、2.2溶解基料：制備溶劑型膠黏劑2.3稀釋劑：稀釋膠黏劑使其達(dá)到一定的黏度，有利于濕潤、便于涂布2.4調(diào)節(jié)膠黏劑的揮發(fā)速度2.5防止凝膠，用來增加貯存穩(wěn)定性2.6粘結(jié)前的表面清潔處理劑2.7直接粘結(jié)，某些塑料2.8降低成本、提高效益第7頁，共22頁，2023年，2月20日，星期六膠黏劑溶劑的選擇1.溶劑的選擇1.1極性選擇與基料極性相同或相近的溶劑（相似相容的原理）1.2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1.3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┤軇]發(fā)太快：膠液表面易成膜、膜下溶劑不易揮發(fā)；揮發(fā)是一個吸熱的過程，太快膠膜表面的溫度降低而凝結(jié)水汽，影響粘結(jié)質(zhì)量溶劑揮發(fā)太慢：表干時間慢，影響工效1.4溶劑的選擇要考慮到價格、毒性和來源第8頁，共22頁，2023年，2月20日，星期六軟化劑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，還會導(dǎo)致噴出。國產(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。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3.軟化劑的特點(diǎn)：3.1石蠟基橡膠油：抗氧化、光安定性好，但乳化性、相容性、低溫性相對較差；3.2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，無污染、無毒性，適用范圍也比較廣。3.3芳香基橡膠油：相容性好，填充量大，價格低廉，所得橡膠產(chǎn)品強(qiáng)度高。但顏色深、毒性大、對環(huán)境污染大。第9頁，共22頁，2023年，2月20日，星期六增塑劑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)熔融流動性的物質(zhì)。2.增塑劑的作用：2.1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2.2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。3.增塑劑的選擇：3.1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。3.2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3.3分子量及狀態(tài)：分子量越高，粘結(jié)強(qiáng)度越好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第10頁，共22頁，2023年，2月20日，星期六填料1.填料的定義在膠黏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2.常用的填料分為有機(jī)填料和無機(jī)填料：有機(jī)填料：改善樹脂的脆性、吸濕性高、耐熱性能低無機(jī)填料：使膠的相對密度增加、脆性增加、但耐熱性、介質(zhì)性能、收縮率等都會有所改善。3.填料的選擇：3.1：無活性與膠黏劑的其他組分不發(fā)生反應(yīng)3.2：分散性好與基料有良好的潤濕性3.3：不含水分、有害物質(zhì)、油脂，無吸濕性3.4：顆粒均勻。無毒3.5：來源廣泛、加工方便、價格低廉3.6：填料的密度與基料的密度不能相差太大3.7：用量適宜4.常用的填料：二氧化硅、碳酸鈣、碳酸鎂、鋁粉、酚醛樹脂等第11頁，共22頁，2023年，2月20日，星期六偶聯(lián)劑

1.偶聯(lián)劑能同時與極性物質(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。在膠黏劑中常用的是硅烷偶聯(lián)劑。2.偶聯(lián)劑的作用：2.1).增加主體樹脂本身的分子間的作用力，提高膠黏劑的內(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)不同對粘結(jié)性能的影響也不同。第12頁，共22頁，2023年，2月20日，星期六其他助劑助劑種類引發(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)劑有過氧化二苯甲酰、過氧化環(huán)己酮、過氧化異丙苯、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)，對于高溫、暴曬下使用的膠黏劑由于容易老化變質(zhì)，在配膠時加入防老劑增稠劑：粘度低的膠黏劑，增加使其粘度增加的物質(zhì)阻聚劑和穩(wěn)定劑：阻止或延緩含有不飽和鍵的聚合物、單體在貯存過程中自行交聯(lián)的物質(zhì)(對苯二酚)第13頁，共22頁，2023年，2月20日，星期六改變膠黏劑性能的設(shè)計原則第14頁，共22頁，2023年，2月20日，星期六粘結(jié)強(qiáng)度的改進(jìn)設(shè)計1：選擇粘結(jié)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)果會得到較高的粘結(jié)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，可提高橡膠型膠黏劑的粘結(jié)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，降低粘度，增大濕潤性第15頁，共22頁，2023年，2月20日，星期六耐熱性的改進(jìn)設(shè)計

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)劑第16頁，共22頁，2023年，2月20日，星期六耐寒性的改進(jìn)設(shè)計

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：減少填料用量第17頁，共22頁，2023年，2月20日，星期六耐溶劑性的改進(jìn)設(shè)計

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5.5耐酸堿性的改進(jìn)設(shè)計1：提高交聯(lián)度2：選用惰性填料3：提高填料的用量4：酯類增塑劑不耐酸第18頁，共22頁，2023年，2月20日，星期六耐水性改性設(shè)計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：增加膠黏劑基料的用量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)第19頁，共22頁，2023年，2月20日，星期六耐老化性的改進(jìn)設(shè)計

1：選用耐水性、耐候性和耐老