胶粘剂基本知识

胶粘剂基本知识

• 胶粘剂的定义及胶粘剂必须满足的条件：

胶粘剂定义：可表述为为使两种或两种以上的制件或材料连接在一起的天然的或合成的、有机的或无机的一类物质。胶粘剂必须满足以下条件：

1. 不论是何状态，在涂布时应呈现液态；
2. 对被粘物表面能够充分湿润；
3. 必须能使其从液态向固态进行状态转变，形成坚韧的胶层；
4. 固化后有一定强度，可以传递应力，抵抗破坏；
5. 能够经受一定的时间考验。

• 粘接过程的形成

1. 粘接的表面化学

1. 固体表面的复杂性

任何固体表面层的性质与它的内部完全不同，经过长期暴露后，其差别更为显著。固体的表面是由吸附气体、水膜、氧化物、油膜、尘埃等组成，因而是不“清洁”的。

2. 固体表面的粗燥性

宏观上光滑的表面，在微观上都非常粗燥的，凸凹不平，似是峰谷交错。两固体表面的接触，只能是最高峰的点接触，其接触面仅为几何面积的1%。

3. 固体表面的高能性

固体表面能量高于内部的能量。

4. 固体表面的吸附性

固体表面的能量高，为使其稳定，必须吸附一些物质，这就表现出吸附性，因此即使是新制备的表面，也很难保持绝对的“清洁”。

5. 固体表面的多孔性

固体表面布满了很多孔隙，就是基体本身密实的材料，表面因粗燥、氧化、腐蚀等也会形成多孔表面。

6. 固体表面的缺陷性

由于材料形成条件的影响与变化，表面不可避免地存在着大量的微观裂纹等缺陷

2. 粘接的过程

当粘接时，先是将胶粘剂涂敷在被粘物表面上，并浸润表面，尔后便是胶粘剂的链段、大分子漫流、流变、扩散，使之紧密接触，若与被粘物表面距离小于0.5纳米，则会相互吸引形成氢键、范德华力、共价键、配位键、离子键等，加上渗入孔隙中的胶粘剂，固化后产生机械嵌合，于是便获得了牢固的粘接。

3. 粘接力的产生

  粘接剂对被粘物的润湿只是粘接的前提，必须能够形成粘接力，才能达到粘接的目的。粘接力是胶粘剂与被粘物在界面上的作用力或结合力。它包括机械嵌合力、分子间力和化学键力。

机械嵌合力是胶粘剂分子经扩散渗透进入被粘物表面孔隙中固化后镶嵌而成的结合力，类似轮船抛锚水底，因此也称为投锚力。这种力虽然很小，却是不可忽视的。

分子间力是胶粘剂与被粘物之间分子相互吸引的力，包括范德华力和氢键，其作用距离为0.3—0.5纳米。范德华力是色散力、取向力、诱导力的总称。氢键比范德华力大得多，接近弱的化学键。

化学键力是胶粘剂与被粘物表面形成化学键产生的力，有共价键、配位键、离子键、金属键等，比分子间力高得多，化学键的结合是很牢固的。

总之，粘接作用的形成，润湿是先决条件，流变是第一阶段，扩散是重要过程，渗透是有益作用，成键是关键因素。

• 胶粘剂分类

1. 按胶粘剂化学性质可分有机胶粘剂和无机胶粘剂。

2. 按胶粘剂用途分结构胶粘剂、非结构胶粘剂、特种胶粘剂、密封胶。

结构胶具有较高的胶接强度，其胶接接头能承受较大的负荷，能经受住冲击、振动、疲劳等各种荷载的考验。用的最多的有改性环氧树脂胶、改良呋喃树脂胶等。

非结构胶一般不承受任何较大的荷载，用于胶接受力较小的制件或作定位用。常用的有聚氨酯、氯丁橡胶、淀粉等。

特种胶主要是满足特殊要求，如耐高温、耐超低温、导电、导磁、导热、阻燃、医用等。

3. 按胶粘剂的形态分液体胶和固体胶

• 胶粘剂组成

1. 基料

     基料是构成胶粘剂的主要成分，对胶粘剂性能起决定作用。

2. 固化剂

其作用是使低分子聚合物或单体经化学反应生成高分子；或使线型高分子化合物交联成体型高分子化合物，从而使粘剂具有一定的机械强度和稳定性。

3. 稀释剂

稀释剂是一种能够降低胶粘剂黏度的易流动的液体，加入它可以使胶粘剂有好的浸透力，可以控制固化过程的反应热，延长胶粘剂的使用期，增加填充剂用量，改善胶粘剂工艺性能。分为活性稀释剂和非活性稀释剂。活性稀释剂含有可反应的官能团，参与反应，并能起到增强增韧作用；如二缩水甘油醚、缩水甘油酯、环氧环己烷等。非活性稀释剂不含有可反应的基团，不参与反应，仅仅起到降低黏度作用。如丙酮、甲苯、乙醇等

4. 增韧剂

增韧剂是能提高胶粘剂的柔韧性，改善胶层冲击性的一类物质。如聚氨酯、不饱和树脂、聚硫橡胶等。

5. 偶联剂

偶联机是一类分子两端含有既能与无机物又能与有机物反应的性质不同官能团的化合物，通过化学键的形式将两种性质不同的材料牢固结合在一起。偶联剂实质起着桥梁作用，能够显著提高粘接强度、耐水性、耐热性和耐湿热老化性能。

6. 填充剂

   填充剂又称填料、骨料，是改善胶粘剂的工艺性、耐久性、粘接强度或降低成本等而加入的一种非胶粘性固体物质。加入填料可增加黏度，降低热膨胀系数，提高刚度、硬度、耐热性、耐磨性、耐腐蚀性、阻燃性、导电性等。

7. 其它助剂

促凝剂、抗老剂、触变剂、交联剂、阻聚剂、稳定剂、消泡剂、光敏剂、乳化剂、阻燃剂等