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    膠粘劑知識大普及

    導讀:
    通過界面的黏附和內聚等作用,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、有機的或無機的一類物質,統稱為膠粘劑,又叫粘合劑,習慣上簡稱為膠。

    膠粘劑的定義  

    通過界面的粘附和物質的內聚等作用,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、有機的或無機的一類物質,統稱為膠粘劑(adhesive)又叫粘合劑,習慣上稱為膠。

    ① 粘結(粘合):指兩個表面靠化學力、物理力或者兩者兼有的力使之結合在一起的狀態

    ② 膠粘劑首先必須在被粘物表面粘附,這是由于兩相之間產生粘合力,該力來源于次價鍵力或主價鍵力

    內聚:即單一物質內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)結合在一起的狀態。膠粘劑的內聚力與分子間力、相對分子質量、交聯程度、結晶和分子纏繞等因素有關。  

    膠粘劑的要求  

    ① 不論出于何種狀態,當涂布時都應呈液態

    ② 對被粘接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變為固體或凝膠狀態,形成堅韌而穩定的膠層

    ④ 固化后應有一定的強度。能夠可靠的連接,傳遞應力,抵抗破壞

    ⑤ 可耐0℃以上的溫度,并經受一定時間的考驗

    膠粘劑的分類  

    按照外觀分類:溶劑型乳液型(水性);膏狀或糊狀;固體型;膜狀型。

    按照固化方式分:水基蒸發型、溶劑揮發型、熱熔型、化學反應型、壓敏型。

    膠粘劑的基本組成  

    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、偶聯劑、交聯劑、促進劑、增韌劑、增粘劑、增稠劑、稀釋劑、防老劑、阻聚劑、阻燃劑、引發劑、光敏劑、消泡劑、防腐劑、穩定劑、絡合劑、乳化劑。

    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。按照化學的成分的不同  ,基料的來源有無機化合物和有機化合物。有機化合物是高分子合成類的高分子基料。

    ① 常用的有機化合物:熱固性合成樹脂:酚醛樹脂、環氧樹脂、氨基樹脂、聚氨酯樹脂、不飽和聚酯和丙烯酸樹脂

    ② 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

    ③ 橡膠類基料膠粘劑

    膠粘劑基料的選擇原理:根據膠粘劑應用的對象、應用的場合及應用的性能的選擇。同時分子基料的分子結構與粘接性能的關系甚為密切。

    ① 高分子材料的極性有關

    ② 高分子材料的結晶性能

    ③ 高分子材料的分子量

    固化劑(硬化劑):使基態原料通過化學反應,發生聚合、縮聚或交聯反應轉變為線性高聚物或者網狀高聚物,是膠接接頭具有力學強度和穩定性的物質。

    固化劑的選擇:

    ①最好是液體的無毒、無色、無味的物質

    ②固化劑與被固化物反應要平穩,放熱量少,以減少膠層的內聚力

    ③耐熱性,選用分子中具有反應基團較多的固化劑

    ④韌性,選用分子鏈較長的固化劑

    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。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。但是多數的有機溶劑有一定的毒性、易燃性、易爆性、對環境有污染、對安全有隱患、對人體有危害。

    溶劑的作用:

    ① 聚合反應的介質:是反應緩和、溫度易于控制

    ② 溶解基料:制備溶劑型膠粘劑

    ③ 稀釋劑:稀釋膠粘劑使其達到一定的黏度,有利于濕潤、便于涂布

    ④ 調節膠粘劑的揮發速度

    ⑤ 防止凝膠,用來增加貯存穩定性

    ⑥ 粘結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

    膠粘劑知識大普及

    膠粘劑溶劑的選擇:

    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)

    ② 溶解度參數(與極性有關):溶劑的溶解度參數和高分子基體的溶解度參數相近

    ③ 溶劑的揮發性:選擇揮發度適當的溶劑或快慢混合的溶劑。溶劑揮發太快:膠液表面易成膜、膜下溶劑不易揮發;溶劑揮發太慢:表干時間慢,影響工效

    ④ 溶劑的選擇要考慮到價格、毒性和來源

    軟化劑的作用:是SBS費用不可的組分,其作用是調節硬度,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,還會導致噴出。國產克拉瑪依KN系列環保型環烷油(例如KN4010等)質量上乘。

    軟化劑的種類:按烴類組成分為石蠟基、環烷基、芳香基三類

    軟化劑的特點:

    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

    ② 環烷基橡膠油:兼具石蠟基、芳香基的優點,乳化性、相容性適中,無污染、無毒性,適用范圍也比較廣

    ③ 芳香基橡膠油:相容性好,填充量大,價格低廉,所得橡膠產品強度高。但顏色深、毒性大、對環境污染大

    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、增進熔融流動性的物質。

    增塑劑的作用:

    ① 屏散高分子化合物的活性基團,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,降低其內聚強度、彈性模量及耐熱性

    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、揮發二損失影響膠的物理機械性能。選擇高沸點的或高分子量的增塑劑

    ③ 分子量及狀態:分子量越高,粘接強度越好

    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。

    填料的定義:在膠粘劑中不與基體起化學反應,但是可以改變其性能,降低成本的固體材料。

    常用的填料分為有機填料和無機填料:有機填料——改善樹脂的脆性、吸濕性高、耐熱性能低;無機填料——使膠的相對密度增加、脆性增加、但耐熱性、介質性能、收縮率等都會有所改善。

    填料的選擇:

    ① 無活性與膠粘劑的其他組分不發生反應

    ② 分散性好與基料有良好的潤濕性

    ③ 不含水分、有害物質、油脂,無吸濕性

    ④ 顆粒均勻,無毒

    ⑤ 來源廣泛、加工方便、價格低廉

    ⑥ 填料的密度與基料的密度不能相差太大

    ⑦ 用量適宜

    常用的填料:二氧化硅、碳酸鈣、碳酸鎂、鋁粉、酚醛樹脂等。

    偶聯劑:能同時與極性物質和非極性物質產生一定結合力的和化合物,其特點是分子中同時具有極性和非極性部分的物質。常用的偶聯劑有有機鉻偶聯劑、有機硅偶聯劑和鈦酸酯偶聯劑。在膠粘劑中常用的是硅烷偶聯劑。

    偶聯劑的作用:

    ① 增加主體樹脂本身的分子間的作用力,提高膠粘劑的內聚強度

    ② 增加樹脂與被粘合物之間的結合,起了一定的架橋作用。不同的偶聯劑具有不同的反應基團,反應基團不同對粘接性能的影響也不同

    引發劑:在一定的條件下能分解產生自由基的物質,一般含有不飽和鍵的化合物中加入引發劑,常用的引發劑有過氧化二苯甲酰、過氧化環己酮、過氧化異丙苯、偶氮二異丁氰等。

    促進劑(催化劑):能夠降低引發劑的分解溫度或加速固化劑與樹脂橡膠反應的物質。

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

    增稠劑:黏度低的膠粘劑,增加使其黏度增加的物質

    阻聚劑和穩定劑: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的物質(對苯二酚)。

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