膠水膠粘劑技術(shù)原理的基礎(chǔ)介紹

關(guān)鍵詞：膠粘劑（膠水，接著剤、粘接劑），膠接工藝，膠粘技術(shù)

引言：膠接是通過具有黏附能力的物質(zhì)，把同種或不同種材料牢固地連接在起的方法。具有黏附能力的物質(zhì)稱為膠粘劑或黏合劑，被膠接的物體稱為被粘物，膠粘劑和被黏物構(gòu)成的組件稱為膠接接頭。其主要優(yōu)點(diǎn)是操作簡單、生產(chǎn)率高；工藝靈活、快速、簡便；接頭可靠、牢固、美觀產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和加工工藝簡單；省材、省力、成本低、變形小。容易實(shí)現(xiàn)修舊利廢接技術(shù)可以有效地應(yīng)用于不同種類的金屬或非金屬之間的聯(lián)接等。

膠水（膠粘劑）の紹介

一

膠粘劑的組成

現(xiàn)在使用的膠粘劑均是采用多種組分合成樹脂膠粘劑，單一組分的膠粘劑已不能滿足使用中的要求。合成膠粘劑由主劑和助劑組成，主劑又稱為主料、基料或粘料；助劑有固化劑、稀釋劑、增塑劑、填料、偶聯(lián)劑、引發(fā)劑、增稠劑、防老劑、阻聚劑、穩(wěn)定劑、絡(luò)合劑、乳化劑等，根據(jù)要求與用途還可以包括阻燃劑、發(fā)泡劑、消泡劑、著色劑和防霉劑等成分。1.主劑主劑是膠粘劑的主要成分，主導(dǎo)膠粘劑粘接性能，同時也是區(qū)別膠粘劑類別的重要標(biāo)志。主劑一般由一種或兩種，甚至三種高聚物構(gòu)成，要求具有良好的粘附性和潤濕性等。通常用的粘料有:
·天然高分子化合物如蛋白質(zhì)、皮膠、魚膠、松香、桃膠、骨膠等。2)合成高分子化合物①熱固性樹脂，如環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、聚氨酯樹脂、脲醛樹脂、有機(jī)硅樹脂等。②熱塑性樹脂，如聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醇及縮醛類樹脂、聚苯乙烯等。③彈性材料，如丁腈膠、氯丁橡膠、聚硫橡膠等。④各種合成樹脂、合成橡膠的混合體或接枝、鑲嵌和共聚體等。

2.助劑為了滿足特定的物理化學(xué)特性，加入的各種輔助組分稱為助劑，例如：為了使主體粘料形成網(wǎng)型或體型結(jié)構(gòu)，增加膠層內(nèi)聚強(qiáng)度而加入固化劑(它們與主體粘料反應(yīng)并產(chǎn)生交聯(lián)作用)；為了加速固化、降低反應(yīng)溫度而加入固化促進(jìn)劑或催化劑；為了提高耐大氣老化、熱老化、電弧老化、臭氧老化等性能而加入防老劑；為了賦予膠粘劑某些特定性質(zhì)、降低成本而加入填料；為降低膠層剛性、增加韌性而加入增韌劑；為了改善工藝性降低粘度、延長使用壽命加入稀釋劑等。包括：
1）固化劑固化劑又稱硬化劑，是促使黏結(jié)物質(zhì)通過化學(xué)反應(yīng)加快固化的組分,它是膠粘劑中最主要的配合材料。它的作用是直接或通過催化劑與主體聚合物進(jìn)行反應(yīng)，固化后把固化劑分子引進(jìn)樹脂中，使原來是熱塑性的線型主體聚合物變成堅(jiān)韌和堅(jiān)硬的體形網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
固化劑的種類很多，不同的樹脂、不同要求采用不同的固化劑。膠接的工藝性和其使用性能是由加人的固化劑的性能和數(shù)量來決定的。
2）增韌劑

增韌劑的活性基團(tuán)直接參與膠粘劑的固化反應(yīng)，并進(jìn)入到固化產(chǎn)物最終形成的一個大分子的鏈結(jié)構(gòu)中。沒有加入增韌劑的膠粘劑固化后，其性能較脆，易開裂，實(shí)用性差。加入增韌劑的膠接劑，均有較好的抗沖擊強(qiáng)度和抗剝離性。不同的增韌劑還可不同程度地降低其內(nèi)應(yīng)力、固化收縮率，提高低溫性能。

常用的增韌劑有聚酰胺樹脂、合成橡膠、縮醛樹脂、聚砜樹脂等。

3）稀釋劑稀釋劑又稱溶劑，主要作用是降低膠粘劑粘度，增加膠粘劑的浸潤能力，改善工藝性能。有的能降低膠粘劑的活性，從而延長使用期。但加入量過多，會降低膠粘劑的膠接強(qiáng)度、耐熱性、耐介質(zhì)性能。常用的稀釋劑有丙酮、漆料等多種與粘料相容的溶劑。
4）填料填料一般在膠黏劑中不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使用填料可以提高膠接接頭的強(qiáng)度、抗沖擊韌性、耐磨性、耐老化性、硬度、最高使用溫度和耐熱性，降低線膨脹系數(shù)、固化收縮率和成本等。常用的填料有氧化銅、氧化鎂、銀粉、瓷粉、云母粉、石棉粉、滑石粉等。5）改性劑改性劑是為了改善膠黏劑的某一方面性能，以滿足特殊要求而加入的一些組分，如為增加膠接強(qiáng)度，可加入偶聯(lián)劑，還可以加入防腐劑、防霉劑、阻燃劑和穩(wěn)定劑等。

二

膠粘劑的分類

（一）、按成分來分：

膠粘劑種類很多，比較普遍的有：脲醛樹脂膠粘劑、聚醋酸乙烯膠粘劑、聚丙烯酸樹脂膠粘劑,聚丙烯酸樹脂、聚氨酯膠粘劑、熱熔膠粘劑、環(huán)氧樹脂膠粘劑、合成膠粘劑等等。

1、有機(jī)硅膠粘劑

是一種密封膠粘劑，具有耐寒、耐熱、耐老化、防水、防潮、伸縮疲勞強(qiáng)度高、永久變形小、無毒等特點(diǎn)。近年來，此類膠粘劑在國內(nèi)發(fā)展迅速，但目前我國有機(jī)硅膠粘劑的原料部分依靠進(jìn)口。

2、聚氨酯膠粘劑

能粘接多種材料，粘接后在低溫或超低溫時仍能保持材料理化性質(zhì)，主要應(yīng)用于制鞋、包裝、汽車、磁性記錄材料等領(lǐng)域。

3、聚丙烯酸樹脂

主要用于生產(chǎn)壓敏膠粘劑，也用于紡織和建筑領(lǐng)域。

建筑用膠粘劑：主要用于建筑工程裝飾、密封或結(jié)構(gòu)之間的粘接。

4、 熱熔膠粘劑

根據(jù)原料不同，可分為EVA熱熔膠、聚酰胺熱熔膠、聚酯熱熔膠、聚烯烴熱熔膠等。目前國內(nèi)主要生產(chǎn)和使用的是EVA熱熔膠。聚烯烴系列膠粘劑主要原料是乙烯系列、SBS、SIS共聚體。

5、環(huán)氧樹脂膠粘劑

可對金屬與大多數(shù)非金屬材料之間進(jìn)行粘接，廣泛用于建筑、汽車、電子、電器及日常家庭用品方面

6、脲醛樹脂、酚醛、三聚氰胺－甲醛膠粘劑

主要用于木材加工行業(yè)，使用后的甲醛釋放量高于國際標(biāo)準(zhǔn)。

木材加工用膠粘劑：用于中密度纖維板、石膏板、膠合板和刨花板等

7、合成膠粘劑

主要用于木材加工、建筑、裝飾、汽車、制鞋、包裝、紡織、電子、印刷裝訂等領(lǐng)域。目前，我國每年進(jìn)口合成膠粘劑近20萬噸，品種包括熱熔膠粘劑、有機(jī)硅密封膠粘劑、聚丙烯酸膠粘劑、聚氨酯膠粘劑、汽車用聚氯乙烯可塑膠粘劑等。同時，每年出口合成膠粘劑約2萬噸，主要是聚醋酸乙烯、聚乙烯酸縮甲醛及壓敏膠粘劑。

（二）、按用途來分：

1、密封膠粘劑

主要用于門、窗及裝配式房屋預(yù)制件的連接處。高檔密封膠粘劑為有機(jī)硅及聚氨酯膠粘劑，中檔的為氯丁橡膠類膠粘劑、聚丙烯酸等。在我國，建筑用膠粘劑市場上，有機(jī)硅膠粘劑、聚氨酯密封膠粘劑應(yīng)是今后發(fā)展的方向，目前其占據(jù)建筑密封膠粘劑的銷售量為30％左右。

2、建筑結(jié)構(gòu)用膠粘劑

主要用于結(jié)構(gòu)單元之間的聯(lián)接。如鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)外部修補(bǔ)，金屬補(bǔ)強(qiáng)固定以及建筑現(xiàn)場施工，一般考慮采用環(huán)氧樹脂系列膠粘劑。

3、汽車用膠粘劑

分為4種，即車體用、車內(nèi)裝飾用、擋風(fēng)玻璃用以及車體底盤用膠粘劑。

目前我國汽車用膠粘劑年消耗量約為4萬噸，其中使用量最大的是聚氯乙烯可塑膠粘劑、氯丁橡膠膠粘劑及瀝青系列膠粘劑。

4、包裝用膠粘劑

主要是用于制作壓敏膠帶與壓敏標(biāo)簽，對紙、塑料、金屬等包裝材料表面進(jìn)行粘合。紙的包裝材料用膠粘劑為聚醋酸乙烯乳液。塑料與金屬包裝材料用膠粘劑為聚丙烯酸乳液、VAE乳液、聚氨酯膠粘劑及氰基丙烯酸酯膠粘劑。

5、電子用膠粘劑

消耗量較少，目前每年不到1萬噸，大部分用于集成電路及電子產(chǎn)品，現(xiàn)主要用環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯樹脂、有機(jī)硅膠粘劑。用于5微米厚電子元件的封端膠粘劑我們可以自己供給，但3微米厚電子元件用膠粘劑需從國外進(jìn)口。

6、制鞋用膠粘劑

年消費(fèi)量約為12.5萬噸，其中氯丁橡膠類膠粘劑需要11萬噸，聚氨酯膠粘劑約1.5萬噸。由于氯丁橡膠類膠粘劑需用苯類作溶劑，而苯類對人體有害，應(yīng)限制發(fā)展，為滿足制鞋業(yè)發(fā)展需求，采用聚氨酯系列膠粘劑將是方向。

（三）、按物理形態(tài)來分：

1、密封膠

1.1 按密封膠硫化方法分類

（1）濕空氣硫化型密封膠

此類密封膠系列用空氣中的水分進(jìn)行硫化。它主要包括單組分的聚氨酯、硅橡膠和聚硫橡膠等。其聚合物基料中含有活性基團(tuán)，能同空氣中的水發(fā)生反應(yīng)，形成交聯(lián)鍵，使密封膠硫化成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

（2）化學(xué)硫化型密封膠

雙組分的聚氨酯、硅橡膠、聚硫橡膠、氯丁橡膠和環(huán)氧樹脂密封膠都屬于這一類，一般在室溫條件下完成硫化。某些單組分的氯磺化聚乙烯和氯丁橡膠密封膠以及聚氯乙烯溶膠糊狀密封膠則須在加熱條件下經(jīng)化學(xué)反應(yīng)完成硫化。

（3）熱轉(zhuǎn)變型密封膠

用增塑劑分散的聚氯乙烯樹脂和含有瀝青的橡膠并用的密封膠是兩個不同類型的熱轉(zhuǎn)變體系。乙烯基樹脂增塑體在室溫下是液態(tài)懸浮體，通過加熱轉(zhuǎn)化為固體而硬化；而橡膠-瀝青并用密封膠則為熱熔性的。

（4）氧化硬化型密封膠

表面干燥的嵌逢或安裝玻璃用密封膠主要以干性或半干性植物油或動物油為基料，這類油料可以是精制聚合的、吹制的或化學(xué)改性的。

（5）溶劑揮發(fā)凝固型密封膠

這是以溶劑揮發(fā)后無粘性高聚物為基料的密封膠。這一類密封膠主要有丁基橡膠、高分子量聚異丁烯、一定聚合程度的丙烯酸酯、氯磺化聚乙烯以及氯丁橡膠等密封膠。

1.2 按密封膠形態(tài)分類

（1）膏狀密封膠

此類密封膠基本上用于靜態(tài)接縫中，使用期一般為2年或2年以上。通常采用3種主體材料：油和樹脂、聚丁烯、瀝青。

（2）液態(tài)彈性體密封膠

此類密封膠包括經(jīng)硫化可形成真正彈性狀態(tài)的液體聚合物，它們具有承受重復(fù)的接縫變形能力。彈性體密封膠所使用的聚合物彈性體包括液體聚硫橡膠、巰端基聚丙烯醚、液體聚氨酯、室溫硫化硅橡膠和低分子丁基橡膠等。該類密封膠通常配合成兩個組分，使用時將兩個組分混合。

（3）熱熔密封膠

熱熔密封膠又叫熱施工型密封膠。指以彈性體同熱塑性樹脂摻合物為基料的密封膠。這類密封膠通常在加熱（150～200℃）情況下經(jīng)一定口型模型直接擠出到接縫中。熱施工可改進(jìn)密封膠對被粘基料的濕潤能力，因此對大多數(shù)被粘基料具有良好的粘接力。一經(jīng)放入適當(dāng)位置，就冷卻成型或成膜，成為收縮性很小的堅(jiān)固的彈性體。熱施工密封膠的主體材料主要是異丁烯類聚合物、三元乙丙橡膠和熱塑性的苯乙烯嵌段共聚物。它們通常同熱塑性樹脂如EVA、EEA、聚乙烯、聚酰胺、聚酯等摻合。

（4）液體密封膠

該類密封膠主要用于機(jī)械接合面的密封，用以代替固體密封材料即固體墊圈以防止機(jī)械內(nèi)部流體從接合面泄漏。該類密封膠通常以高分子材料例如橡膠、樹脂等為主體材料，再配以填料及其它組分制成。液體密封膠通常分不干性粘著型、半干性粘彈性、干性附著型和干性可剝型等4類。根據(jù)具體使用部位及要求選擇。

1.3 按密封膠施工后性能分類

（1）固化型密封膠

固化型密封膠可分成剛性密封膠和柔性密封膠兩種類型：a)剛性密封膠硫化或凝固后形成堅(jiān)硬的固體，很少具有彈性；此類密封膠有的品種既起密封作用又起膠接作用，其代表性密封膠是以環(huán)氧樹脂、聚酯樹脂、聚丙烯酸酯、聚酰胺和聚乙酸乙烯酯等樹脂為基料的密封膠。b）柔性密封膠在硫化后保持柔軟性。它們一般以橡膠彈性體為基料。柔性變化幅度大，硬度（邵爾A）在10～80范圍內(nèi)。這類密封膠中有些品種是純橡膠，大多數(shù)具有良好膠粘劑的性能。

（2）非固化型密封膠

這類密封膠是軟質(zhì)凝固性的密封膠，施工之后仍保持不干性狀態(tài)。通常為膏狀，可用刮刀或刷子用到接縫中，可以配合出許多不同粘度和不同性能的密封膠。

2、按膠粘劑硬化方法分類

低溫硬化代號為a;常溫硬化代號為b;加溫硬化代號為c;適合多種溫度區(qū)域硬化代號為d;與水反應(yīng)固化代號為e;厭氧固化代號為f;輻射(光、電子束、放射線)固化代號為g;熱熔冷硬化代號為h;壓敏粘接代號為i;混凝或凝聚代號為j，其他代號為k。

3、按膠粘劑被粘物分類

多類材料代號為A;木材代號為B;紙代號為C;天然纖維代號為D;合成纖維代號為E;聚烯烴纖維(不含E類)代號為F;金屬及合金代號為G;難粘金屬(金、銀、銅等)代號為H;金屬纖維代號為I，無機(jī)纖維代號為J;透明無機(jī)材料(玻璃、寶石等)代號為K;不透明無機(jī)材料代號為L;天然橡膠代號為M;合成橡膠代號為N;難粘橡膠(硅橡膠、氟橡膠、丁基橡膠)代號為O，硬質(zhì)塑料代號為P，塑料薄膜代號為Q;皮革、合成革代號為R，泡沫塑料代號為S; 難粘塑料及薄膜(氟塑料、聚乙烯、聚丙烯等)代號為T;生物體組織骨骼及齒質(zhì)材料代號為U;其他代號為V。

4、膠水狀態(tài)

無溶劑液體代號為1;2有機(jī)溶劑液體代號為2;3水基液體代號為3，4膏狀、糊狀代號為4，5粉狀、粒狀、塊狀代號為5;6片狀、膜狀、網(wǎng)狀、帶狀代號為6;7絲狀、條狀、棒狀代號為7。

5、其它膠粘劑: (不常用到)

金屬結(jié)構(gòu)膠、聚合物結(jié)構(gòu)膠、光敏密封結(jié)構(gòu)膠、其它復(fù)合型結(jié)構(gòu)膠

熱固性高分子膠：環(huán)氧樹脂膠、聚氨酯(PU)膠、氨基樹脂膠、酚醛樹脂膠、丙烯酸樹脂膠、呋喃樹脂膠、間笨二酚-甲醛樹脂膠、二甲笨-甲醛樹脂膠、不飽和聚酯膠、復(fù)合型樹脂膠、聚酰亞胺膠、脲醛樹脂膠、其它高分子膠

密封膠粘劑：室溫硫化硅橡膠、環(huán)氧樹脂密封膠、聚氨酯密封膠、不飽和聚酯類、丙烯酸酯類、密封膩?zhàn)?、氯丁橡膠類密封膠、彈性體密封膠、液體密封墊料、聚硫橡膠密封膠、其它密封膠

熱熔膠：熱熔膠條、膠粒、膠粉、EVA熱熔膠、橡膠熱熔膠、聚丙烯、聚酯、聚酰胺、聚胺酯熱熔膠、苯乙烯類熱熔膠、新型熱熔膠、聚乙烯及乙烯共聚物熱熔膠、其他熱熔膠

水基膠粘劑：丙烯酸乳液、醋酸乙烯基乳液、聚乙烯醇縮醛膠、乳液膠、其它水基膠

壓敏膠(不干膠)：膠水、膠粘帶、無溶劑壓敏膠、溶劑壓敏膠、固化壓敏膠、橡膠壓敏膠、丙烯酸酯壓敏膠、其它壓敏膠

溶劑型膠：樹脂溶液膠、橡膠溶液膠、其它溶劑膠

無機(jī)膠粘劑：熱熔無機(jī)膠、自然干無機(jī)膠、化學(xué)反應(yīng)無機(jī)膠、水硬無機(jī)膠、其它無機(jī)膠

熱塑性高分子膠粘劑：固體高分子膠、溶液高分子膠、乳液高分子膠、單體高分子膠、其它熱塑性高分子膠

天然膠粘劑：蛋白質(zhì)膠、碳水化合物膠粘劑、其他天然膠

橡膠粘合劑：硅橡膠粘合劑、氯丁橡膠粘合劑、丁腈橡膠粘合劑、改性天然橡膠粘合劑、氯磺化聚乙烯粘合劑、聚硫橡膠粘合劑羧基橡膠粘合劑、聚異丁烯、丁基橡膠粘合劑、其它橡膠粘合劑

耐高溫膠：有機(jī)硅膠、無機(jī)膠、高溫模具樹脂膠、金屬高溫粘合劑、其它耐高溫膠

聚合物膠粘劑：丁腈聚合物膠、聚硫橡膠粘合劑、聚氯乙烯膠粘劑、聚丁二烯膠、過氯乙烯膠粘劑、其它聚合物膠

修補(bǔ)劑：金屬修補(bǔ)劑、高溫修補(bǔ)劑、緊急修補(bǔ)劑、耐磨修補(bǔ)劑、耐腐蝕修補(bǔ)劑、塑膠修補(bǔ)劑、其它修補(bǔ)劑

醫(yī)用膠、紙品用膠、導(dǎo)磁膠、防磁膠、防火膠、防淬火膠、防淬裂膠、動物膠、植物膠、礦物膠、食品級膠粘劑、其它膠水。

膠水（膠粘劑）技術(shù)原理の簡介