胶黏剂的粘接机理（一）
2011-12-03 15:46阅读：
胶黏剂的分类与组成
1．胶黏剂的分类
胶黏剂品种繁多，用途不同，组成各异，为便于掌握应予分类，分类方法很多，大致有如下几种：
（1）按主要组成成分分类
（2）按粘接强度特性分类
a.结构型胶黏剂
这种胶黏剂必须具有足够的粘接强度，不仅要求它有足够的剪切强度，而且要求它有较高的不均匀扯高强度，能使粘接接头在长时间内承受振动、疲劳和冲击等各项载荷，同时要求这种胶黏剂必须具有—定的耐热性和耐候性，使粘接接头在较为苛刻的条件下进行工作。
b.非结构型胶黏剂
这冲胶黏剂的持点是在较低的温度下剪切强度、拉伸强度和刚性都比较高，但在一般情况下，随温度的升高，胶层容易发生蠕变现象，从而使粘接强度急剧下降。这种类型的胶黏剂主要应用于粘接强度不太高的非结构部件。
c.次结构型胶黏剂
这种胶黏剂具有结构型胶黏剂与非结构型胶黏剂之间的特性，能承受中等程度的载荷。
（3）按固化形式分类
a.溶剂型
溶剂型胶黏剂的固化特点是：溶剂从粘接端表面挥发，或者因被粘物自身吸收而消失，形成粘接膜而发挥粘接力。固化速度随环境的温度、湿度、被粘物的疏松程度、胶黏剂含量、粘接面的大小及加压方法等而变化。
b.反应型
反应型胶黏剂的固化特点是：由不可逆的化学变化引起固化。这种化学变化，系在基体化合物中加入固化剂。按照配制方法及固化条件，可分为单组分、双组分及多组分的室温固化型、加热固化型等多种形式。
c.热熔型
以热塑性的高聚物为主要成分，由不含水或溶剂的粒状、圆柱状、块状、棒状、带状或线状的固
体聚合物通过加热熔融粘接，随后冷却固化，粘接强度增加。
（4）按外观形态分类
a.溶液型
主要成分是树脂或橡胶，在适当的有机溶剂中溶解成为粘稠的溶液。
b.乳液型
属于分散型，树脂在水中分散称乳液；橡胶的分散体系称为乳胶。
c.膏糊型
膏糊型胶黏剂是一种充填型优良的高粘稠的胶黏剂。
d.粉末型
属水溶性胶黏剂，使用前先加溶剂(主要是水)调成糊状或液状。
e.薄膜型
以纸、布、玻璃纤维织物等为基材，涂敷或吸附胶黏剂后，干燥成薄膜状，通常与底胶配合使用。
f.固体型
热熔型胶黏剂等属于此类。
（5）按用途分类
a.通用胶
通用胶有一定的粘接强度，对一般材料都能进行站接，如环氧树脂胶黏剂等。
b.特种胶
特种胶是指为满足某种特殊性能和要求而研制出的一种胶黏剂。这类胶黏剂品种很多，有高温胶、超低温胶、热熔胶、厌氧胶、光敏胶、应变胶、透明胶、快干胶、导电胶、导磁胶、导热胶、止血胶、织物胶、水下胶、防腐胶、密封胶及点焊胶等。
2．胶黏剂的组成
人类最早使用的胶黏剂，大都是一些天然的胶粘物质。最近几十年来，人们大量采用合成树脂胶黏剂以后，单一组分的胶黏剂往往不能满足使用的要求，需要将多种组分混合在一起，经过一定的物理化学作用而达到胶黏剂性能的要求。这些组分主要包括以下几种：通常是以具有粘性或弹性体的天然高分子化合物和合成高分子化合物为粘料，加入固化剂、增塑剂或增韧剂、稀释剂、填料等组成。
胶黏剂的组成根据具体要求与用途还可包括增粘剂、阻燃剂、促进剂、发泡剂、消泡剂、着色剂、防霉剂等。
应当明确，胶黏剂的组成中除了粘料是不可缺少之外，其它成分则视需要决定取舍
（1）粘料
粘料是胶黏剂中的基本组分，在两被粘物的结合中起主要作用。胶黏剂的胶接性能主要由粘料决定的，通常有以下各种物质可作为各种胶黏剂的粘料。
a.天然高分子化合物
如蛋白质、皮胶、鱼胶、松香、桃胶、骨胶等。
b.合成高分子化合物
热固性树脂:
如环氧树脂、酚醛树脂、聚氨酯树脂、脲醛树脂、有机硅树脂等。
性树脂:
如聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醇及缩醛类树脂、聚苯乙烯等。
弹性材料:
如丁腈橡胶、氯丁橡胶、聚硫橡胶等。
各种合成树脂、合成橡胶的混合体或接枝、镶嵌和共聚体等。
（2）固化剂
固化剂直接参与化学反应，使胶黏剂发生固化的成分。
固化剂的选择是根据固化反应的特点、需要形成胶膜的要求(如硬度、韧性等)以及使用时的条件，来选定固化剂。对某些类型的胶黏剂，固化剂是必不可少的组分，固化剂的性能和用量，直接影响胶黏剂的使用性能(如硬度、耐热性等)和工艺性能(如施工方式和固化条件等)。因此，选用固化剂，除了决定于粘料的类型以外，还应考虑规定的工艺条件等。
固化剂的种类很多。不同的树脂要用不同的固化剂。例如环氧树脂，它的固化剂就在百种以上。
一般讲在树脂中加入固化剂前，其分子结构是由许多结构相同的重复单元，一个一个以化学键连接起来而组成的线型结构，每根长分子链之间没有联系。
线型高分子可以熔融，在适当的溶剂中也能溶解。加入固化剂后，由于固化剂的作用，这些分子链和分子链之间架起了“桥”，使其互相交联在一起，形成了体型结构。这时它就变成了既不能熔融，也不能溶解的脆性固体了，这个过程就是固化。但有的树脂也不用固化剂，而是借助其它条件进行固化。
（3）增塑剂与增韧剂
a.增塑剂
它是一种高沸点液体，具有良好的混溶性，它不参与胶黏剂的固化反应。
增塑剂必须具备以下特点：
①有优良的溶剂化作用；
②热稳定性能好，挥发性小，耐介质性好；
③迁移性低；
④低毒或无毒。
增塑剂的用量一般不宜太多，约为10～20%，太多时会使胶黏剂的性能降低。
b.增韧剂
活性增韧剂参与胶黏剂的固化反应，并进入到固化产物最终形成的一个大分子的链结构中，同时提高固化产物的韧性。例如环氧树脂胶黏剂中的低分子聚酰胺等。
（4）稀释剂
稀释剂的主要作用是降低胶黏剂的粘度，以便涂布、施工，同时也起延长胶黏剂使用寿命的作用。稀释剂分非活性稀释剂和活性稀释剂两类。
a.非活性稀释剂(一般称为溶剂)
不参与胶黏剂的固化反应。
b.活性稀释剂
既可降低胶黏剂的粘度，又参与胶黏剂的固化反应，进入树脂中的网型或体型结构中，因此克服了因溶剂挥发不彻底而使胶黏剂的粘接强度下降的缺点。
当胶黏剂的组分中使用溶剂时，应考虑到它的挥发速度，既使其挥发速度不能太快，也不能太慢。若挥发太慢，则固化后在胶缝中还残存溶剂，从而影响胶黏剂的粘接强度。如果要使它挥发完全，则晾干的时间又太长，且工艺复杂，生产效率低；若挥发太快，则胶黏剂难以涂布，而且当空气中湿度太大时，由于溶剂的挥发带走了涂胶件上胶黏剂表面大量热量，致使涂胶件胶黏剂表面的温度比周围环境的温度低，这样，空气中的水蒸气就会凝聚在胶黏剂的表面上，使胶层发白，导致粘接后的强度降低。因此，空气中相对湿度大于85％时，则不应施工。
稀释剂的用量对胶黏剂的性能有影响。用量过多，由于胶黏剂系统中低分子组分多，阻碍了胶黏剂固化时的交联反应，影响了胶黏剂的性能。尤其是采用溶剂时，由于树脂在固化时，溶剂要从胶黏剂的系统中挥发出来，故增加了胶黏剂的收缩率，降低了胶黏剂的粘接强度、耐热性、耐介质性能。
c.熔剂的一般性能
一个对溶解现象有影响的因素是关于极性理论。无论溶质或溶剂都可按它的分子结构区分为非极性、弱极性和极性。这一性质受到诸如分子结构的对称性、极性基团的种类和数量、分子链的长短等所影响。
分子结构对称又不含极性基团的多种烃类溶质和溶剂是非极性的。分子结构不对称又含有各种极性基团(如羟基、羧基、羰基、硝基等)的溶质或溶剂常有不同的极性。极性分子由于极性基团的存在和结构的不对称，分子一端对另一端来说形成了电荷分布量不同的差距，即为偶极矩。
溶剂的一些不同性质，可由溶解度参数来解释。
把两种液体A和B放在一起时，A分子能自由地在B分子间游动，两种液体才能互溶。如果A与A、B与B之间吸引力大于A与B之间的吸引力时，A与B就会分层，这两种液体就不能互溶。液体分子间吸引力和液体内聚强度有关，其强度叫内聚能密度。内聚能密度的平方根即是溶解度参数。
d.溶剂的选择原则
经常会遇到这样的问题，对于不同的高聚物，如何选用合适的溶剂呢?鉴于高聚物溶解比较复杂，影响因素很多，尚无比较成熟的理论指导，溶剂的选择，大致可遵循以下几条规则：
经验规则
依照经验，高聚物与溶剂的化学结构和极性相似时，二者便溶解，即相似则相溶。例如聚苯乙烯溶于苯或甲苯；聚乙烯醇溶于水或乙醇。
溶解度参数原则
溶解度参数可作为选择溶剂的参考指标，对于非极性高分子材料或极性不很强的高分子材料，它的溶解度参数与某—溶剂的溶解度参数相等或相差不超过1.5时，该高聚物便可溶于此溶剂中，否则不溶。高聚物和溶剂的溶解度参数可以测定或计算出来。常见聚合物和常见溶剂的溶解度参数可参考有关化学手册。
混合溶剂原则
选择溶剂，除了使用单一溶剂外，还可使用混合溶剂。有时两种溶剂单独都不能溶解的聚合物，但将两种溶剂按一定比例混合起来，却能使同一聚合物溶解。混合溶剂具有协同效应和综合效果，有时比用单—溶剂还好，可作为选择溶剂的一种方法。
确定混合溶剂的比例，可按下式进行计算，使混合溶剂的溶解度参数接近聚合物的溶解度参数，再由实验验证最后确定。
（5）填料
加入填料可以提高粘接接头的强度，增加表面硬度，降低线膨胀系数，减少固化收缩率，增加粘度和导热率，增加抗冲击韧性，增加介电性能(主要是电击穿强度)，增加耐磨性能，提高最高使用温度，改善胶黏剂的耐介质性能、耐水性能与耐老化性能。由于填料的加入，也相应地降低了胶黏剂的成本。
填料的种类、颗粒度、形状及添加量等，对胶黏剂都有不同程度的影响，应根据不同的使用要求进行选择。在一般情况下，人们选用填料通常有如下几点要求：
①应符合胶黏剂的特殊要求，如导电性、耐热性等。
②与胶黏剂中的其它组分不起化学反应。
③易于分散，且与胶黏剂有良好的润湿性。
④不含水分、油脂和有害气体，不易吸湿变化。
⑤无毒。
⑥具有一定的物理状念。如粉状填料的粒度大小、均匀性等。
⑦来源广泛，成本低廉，加工方便。
来源：ishare
