胶粘剂

胶接（粘合、粘接、胶结、胶粘）是指同质或异质物体表面用胶粘剂连接在一起的技术，具有应力分布连续，重量轻，或密封，多数工艺温度低等特点。胶接特别适用于不同材质、不同厚度、超薄规格和复杂构件的连接。胶接近代发展最快，应用行业极广，并对高新科学技术进步和人民日常生活改善有重大影响。因此，研究、开发和生产各类胶粘剂十分重要。

定义

能将同种或两种或两种以上同质或异质的制件（或材料）连接在一起，固化后具有足够强度的有机或无机的、天然或合成的一类物质，统称为胶粘剂或粘接剂、粘合剂、习惯上简称为胶。

分类方法

1.按应用方法可分为热固型、热熔型、室温固化型、压敏型等.

2.按应用对象分为结构型、非构型或特种胶.属于结构胶粘剂的有：环氧树脂类、聚氨酯类、有机硅类、聚酰亚胺类等热固性胶粘剂；聚丙烯酸酯类、聚甲基丙烯酸酯类、甲醇类等热塑性胶粘剂；还有如酚醛-环氧型等改性的多组分胶粘剂。

3.按固化形式可分为溶剂挥发型、乳液型、反应和热熔型四种.

4.合成化学工作者常喜欢将胶粘剂按粘料的化学成分来分类.

5.按主要成分分为有机类、无机类。

6.按外观分类，可分为液态、膏状和固态三类。

7.按组分分类：单组分，双组分，反应型。

组成

合成胶粘剂

合成胶粘剂由主剂和助剂组成，主剂又称为主料、基料或粘料;助剂有固化剂、稀释剂、增塑剂、填料、偶联剂、引发剂、增稠剂、防老剂、阻聚剂、稳定剂、络合剂、乳化剂等，根据要求与用途还可以包括阻燃剂、发泡剂、消泡剂、着色剂和防霉剂等成分。

主剂

主剂是胶粘剂的主要成分，主导胶粘剂粘接性能，同时也是区别胶粘剂类别的重要标志。主剂一般由一种或两种，甚至三种高聚物构成，要求具有良好的粘附性和润湿性等。可作为粘料的物质有：

1.天然高分子，如淀粉、纤维素、单宁、阿拉伯树胶及海藻酸钠等植物类粘料，以及骨胶、鱼胶、血蛋白胶、酪蛋白和紫胶等动物类粘料。

2.合成树脂，分为热固性树脂和热塑性树脂两大类。热固性如环氧、酚醛、 不饱和聚酯、聚氨酯、有机硅、聚酰亚胺、双马来酰亚胺、烯丙基树脂、呋喃树脂、氨基树脂、醇酸树脂等;热塑性树脂如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、丙烯酸树脂、尼龙、聚碳酸酯、聚甲醛、热塑性聚酯、聚苯醚、氟树脂、聚苯硫醚、聚砜、聚酮类、聚苯酯、液晶聚合物等，以及其改性树脂或聚合物合金等。是用量最大的一类粘料。

3.橡胶与弹性体。橡胶主要有氯丁橡胶、丁基腈乙丙橡胶、氟橡胶、聚异丁烯、聚硫橡胶、天然橡胶、氯磺化聚乙烯橡胶等;弹性体主要是热塑件弹性体和聚氨酯弹性体等。

4.此外，还有无机粘料，如硅酸盐、磷酸盐和磷酸-氧化铜等。

助剂

为了满足特定的物理化学特性，加入的各种辅助组分称为助剂，例如：为了使主体粘料形成网型或体型结构，增加胶层内聚强度而加入固化剂(它们与主体粘料反应并产生交联作用);为了加速固化、降低反应温度而加入固化促进剂或催化剂;为了提高耐大气老化、热老化、电弧老化、臭氧老化等性能而加入防老剂;为了赋予胶粘剂某些特定性质、降低成本而加入填料;为降低胶层刚性、增加韧性而加入增韧剂;为了改善工艺性降低粘度、延长使用寿命加入稀释剂等。

1.固化剂

2.溶剂

3.增塑剂

4.填充剂

5.增韧剂

6.偶联剂

7.其他助剂：引发剂、促进剂、增粘剂、阻聚剂、稳定剂、防老剂、络合剂、乳化剂。

产品列举

热塑性

纤维素酯、烯类聚合物（聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、过氯乙烯、聚异丁烯等）、聚酯、聚醚、聚酰胺、聚丙烯酸酯、a-氰基丙烯酸酯、聚乙烯醇缩醛、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物等类

热固性

环氧树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰-甲醛树脂、有机硅树脂、呋喃树脂、不饱和聚酯、丙烯酸树脂、聚酰亚胺、聚苯并咪唑、酚醛-聚乙烯醇缩醛、酚醛-聚酰胺、酚醛-环氧树脂、环氧-聚酰胺等类

合成橡胶型

氯丁橡胶、丁苯橡胶、丁基橡胶、丁钠橡胶、异戊橡胶、聚硫橡胶、聚氨酯橡胶、氯磺化聚乙烯弹性体、硅橡胶等类

橡胶树脂型

酚醛-丁腈胶、酚醛-氯丁胶、酚醛-聚氨酯胶、环氧-丁腈胶、环氧-聚硫胶等类

胶粘剂产品

硬化胶、灌封胶、硅橡胶、聚氯乙烯胶、通用环氧胶、改性环氧胶、绝缘胶、聚酰亚胺胶、改性酚醛胶、丙烯酸酯胶、绝缘胶带、双面胶带、高温胶带、特种胶 带 、模切胶带、其他

胶粘剂原材料及助剂

稀释剂 、固化剂 、硫化剂、引发剂、促进剂、增塑剂 、增韧剂 、软化剂、增粘剂 、发泡剂、交联剂 、修补剂 、 加速剂 、抗氧剂 、防霉剂、增强剂 、催化剂、 填充剂、接着剂、干燥剂、清洁剂 、防锈剂、乳化剂 、 阻聚剂、偶联剂、防老剂、消泡剂、增稠剂、氧化剂 、阻燃剂、光敏剂、防腐剂 、润滑剂、乳 液、单 体、助 剂 、溶 剂 、合成橡胶与弹性体、天然聚合物、合成树脂、其他

胶粘剂制作设备

点胶机、真空泵、输送泵、冷凝设备、捏合设备、乳化设备、釜类设备、研磨设备、检测设备、装卸设备、实验设备、混合分散设备、贮罐类设备、加热及辅助设备、 其它设备

胶粘剂包装

打码机、标签机、液体灌装机械、纸制品包装、封口打包机械、膏体灌装机械、铁听（桶）包装、塑料及复合材料包装、打包及其它耗材

应用理论

综述

聚合物之间，聚合物与非金属或金属之间，金属与金属和金属与非金属之间的胶接等都存在聚合物基 料与不同材料之间界面胶接问题。胶接是综合性强，影响因素复杂的一类技术，而现有的胶接理论都是从某一方面出发来阐述其原理，所以至今全面唯一的理论是没有的。

吸附理论

人们把固体对胶粘剂的吸附看成是胶接主要原因的理论，称为胶接的吸附理论。理论认为：粘接力的主要来源是粘接体系的分子作用力，即范德化引力和氢键力。当胶粘剂与被粘物分子间的距离达到10-5Å时，界面分子之间便产生相互吸引力，使分子间的距离进一步缩短到处于最大稳定状态。

根据计算，由于范德华力的作用，当两个理想的平面相距为10&Aring；时，它们之间的引力强度可达10-1000MPa；当距离为3-4&Aring；时，可达100-1000MPa。这个数值远远超过现代最好的结构胶粘剂所能达到的强度。因此，有人认为只要当两个物体接触很好时，即胶粘剂对粘接界面充分润湿，计算值是假定两个理想平面紧密接触，并保证界面层上各对分子间的作用同时遭到破坏时，也就不可能有保证各对分子之间的作用力同时发生。

胶粘剂的极性太高，有时候会严重妨碍湿润过程的进行而降低粘接力。分子间作用力是提供粘接力的因素，但不是唯一因素。在某些特殊情况下，其他因素也能起主导作用。

化学键形成理论

化学键理论认为胶粘剂与被粘物分子之间除相互作用力外，有时还有化学键产生，例如硫化橡胶与镀铜金属的胶接界面、偶联剂对胶接的作用、异氰酸酯对金属与橡胶的胶接界面等的研究，均证明有化学键的生成。但化学键的形成并不普通，要形成化学键必须满足一定的量子化`件，所以不可能做到使胶粘剂与被粘物之间的接触点都形成化学键。况且，单位粘附界面上化学键数要比分子间作用的数目少得多，因此粘附强度来自分子间的作用力是不可忽视的。

弱界层理论

当液体胶粘剂不能很好浸润被粘体表面时，空气泡留在空隙中而形成弱区。又如，当中含杂质能溶于 熔融态胶粘剂，而不溶于固化后的胶粘剂时，会在固体化后的胶粘形成另一相，在被粘体与胶粘剂整体间产生弱界面层（WBL）。产生WBL除工艺因素外，在聚合物成网或熔体相互作用的成型过程中，胶粘剂与表面吸附等热力学现象中产生界层结构的不均匀性。不均匀性界面层就会有WBL出现。这种WBL的应力松弛和裂纹的发展都会不同，因而极大地影响着材料和制品的整体性能。

扩散理论

两种聚合物在具有相容性的前提下，当它们相互紧密接触时，由于分子的布朗运动或链段的摆产生相互扩散现象。这种扩散作用是穿越胶粘剂、被粘物的界面交织进行的。扩散的结果导致界面的消失和过渡区的产生。粘接体系借助扩散理论不能解释聚合物材料与金属、玻璃或其他硬体胶粘，因为聚合物很难向这类材料扩散。

静电理论

当胶粘剂和被粘物体系是一种电子的接受体-供给体的组合形式时，电子会从供给体（如金属）转移到接受体（如聚合物），在界面区两侧形成了双电层，从而产生了静电引力。

在干燥环境中从金属表面快速剥离粘接胶层时，可用仪器或肉眼观察到放电的光、声现象，证实了静电作用的存在。但静电作用仅存在于能够形成双电层的粘接体系，因此不具有普遍性。此外，有些学者指出：双电层中的电荷密度必须达到1021电子/厘米2时，静电吸引力才能对胶接强度产生较明显的影响。而双电层栖移电荷产生密度的最大值只有1019电子/厘米2（有的认为只有1010-1011电子/厘米2）。因此，静电力虽然确实存在于某些特殊的粘接体系，但决不是起主导作用的因素。

机械作用力理论

从物理化学观点看，机械作用并不是产生粘接力的因素，而是增加粘接效果的一种方法。胶粘剂渗透 到被粘物表面的缝隙或凹凸之处，固化后在界面区产生了啮合力，这些情况类似钉子与木材的接合或树根植入泥土的作用。机械连接力的本质是摩擦力。在粘合多孔材料、纸张、织物等时，机械连接力是很重要的，但对某些坚实而光滑的表面，这种作用并不显著。

粘接功能

①瞬间粘接。瞬间胶粘剂使用时不需要加热、加压，具有固化快、粘接强度大的特点。一个6.45平方厘米的粘接面所承受的拉力足以吊起一辆小汽车。这样的胶粘剂对连续化生产流水线起了很大的推动作用。

②结构件的粘接。结构件粘接是指那些能够承受较长时间的负荷和较大应力物体的粘接，比如建筑物、车辆、舰船、飞机、宇宙飞行器等结构件的粘接。增加航速;同时使粘接件表面光滑平整，有利于航行;还具有密封、防腐蚀等性能。

③液态密封堵漏。有些胶粘剂在常温下是流动性的液体，涂在各种连接或需要密封的部位，形成有弹性的胶层，能代替通常的垫片，起密封作用。

④水下粘接。表现在水坝或桥梁的修建、造船工业和国防工业中，它可以把陆地上的预制件与在水中和水下的部件连接起来，从而大大简化施工工艺，加快施工进度。

⑤油面粘接。油面用胶不需要先在表面除油，简化了工艺，并有良好的粘接强度。

⑥热熔粘接。热熔胶粘剂是一种固体，它要在加热熔化成流体后才能胶粘，粘合冷却后恢复成固体，形成牢固的粘接件。热熔胶粘剂由热塑性聚合物配以增粘剂等配制而成。

⑦耐高温粘接和超低温粘接。一般的胶粘剂能耐100℃以下的温度。无机胶粘剂能耐600℃左右，其中以陶瓷胶粘剂为最佳，可以耐1300℃的高温。耐超低温胶粘剂能在-196℃，甚至更低温度-269℃时保持很高的强度和韧性。

⑧压敏粘接。这种产品用于商品标签的粘贴、纸箱的封缄、线束的捆扎和高光洁金属板表面的保护等。

⑨医用粘接。医用胶粘剂已成为医疗方面不可缺少的新材料。例如，对入体肾脏的粘合，血管的接合，伤口、食道或胆道的吻合，牙科的粘接和修复，骨骼连接等方面能发挥很好的作用。

⑩此外，还有用于电子器件引线的导电粘接，有以银粉为导体的导电胶。用于光学玻璃粘接的高透明度的光学玻璃胶和对光敏感的光敏固化胶和电子束固化胶等。

影响因素

影响胶粘及其强度的因素

上述胶接理论考虑的基本点都与粘料的分子结构和被粘物的表面结构以及它们之间相互作用有关。从胶接体系破坏实验表明，胶接破坏时也现四种不同情况：

1.界面破坏：胶粘剂层全部与粘体表面分开（胶粘界面完整脱离）；

2.内聚力破坏：破坏发生在胶粘剂或被粘体本身，而不在胶粘界面间；

3.混合破坏：被粘物和胶粘剂层本身都有部分破坏或这两者中只有其一。

这些破坏说明粘接强度不仅与被粘剂与被粘物之间作用力有关，也与聚合物粘料的分子之间的作用力有关。

高聚物分子的化学结构，以及聚集态都强烈地影响胶接强度，研究胶粘剂基料的分子结构，对设计、合成和选用胶粘剂都十分重要。

粘接工艺

由于胶粘剂和被粘物的种类很多，所采用的粘结工艺也不完全一样，概括起来可分为：

①胶粘剂的配制；

②被粘物的表面处理；

③涂胶；

④晾置，使溶剂等低分子物挥发凝胶；

⑤叠合加压；

⑥清除残留在制品表面的胶粘剂。

注意事项

储存期

a. 每种产品均有储存期，根据国际标准及国内标准，储存期指在常温（24℃）情况下。丙烯酸酯胶类 为20℃。

b. 对丙烯酸酯类产品，如温度越高储存期越短。

c. 对水基类产品如温度在零下1℃以下，直接影响产品质量。

强度

a. 世界上没有万能胶，不同的被粘物，最好选用专用胶粘剂。

b. 对被粘物本身的强度低，那么不必选用高强度的产品，否则，将大材小用，增加成本。

c. 不能只重视初始强度高，更应考虑耐久性好。

d. 高温固化的胶粘剂性能远远高于室温固化，如要求强度高、耐久性好的，要选用高温固化胶粘剂。

e. 对a氰基丙烯酸酯胶（502强力胶）除了应急或小面积修补和连续化生产外，对要求粘接强度高的材料，不宜采用.

其他

a.白乳胶和脲醛胶不能用于粘金属.

b.要求透明性的胶粘剂，可选用聚氨酯胶、光学环氧胶，饱和聚酯胶，聚乙烯醇缩醛胶。

c.胶粘剂不应对被粘物有腐蚀性。如：聚苯乙烯泡沫板，不能用溶剂型氯丁胶粘剂。

d.脆性较高的胶粘剂不宜粘软质材料。

4.胶粘剂在使用时注意事项：

a.对AB组份的胶粘剂，在配比时，请按说明书的要求配比。

b.对AB组份的胶粘剂，使用前一定要充分搅拌均匀。不能留死角，否则不会固化。

c.被粘物一定要清洗干净，不能有水份（除水下固化胶）。

d.为达到粘接强度高，被粘物尽量打磨，

e.粘接接头设计的好坏，决定粘接强度高低。

f.胶粘剂使用时，一定要现配现用，切不可留置时间太长，如属快速固化，一般不宜超过2分钟。

g.如要强度高、固化快，可视其情况加热，涂胶时，不宜太厚，一般以0.5mm为好，越厚粘接效果越差。

h.粘接物体时，最好施压或用夹具固定。

i.为使强度更高，粘接后最好留置24小时。

j.单组份溶剂型或水剂型，使用时一定要搅拌均匀。

k.对溶剂型产品，涂胶后，一定要凉置到不大粘手为宜，再进行粘合。