牛春雨 膠黏劑

膠黏劑一、膠黏劑的發(fā)展史

膠黏劑的發(fā)展進入了一個漫長的歷史進程，人類使用膠黏劑，可以追溯到很久以前。從考古發(fā)掘中發(fā)現(xiàn)，遠在600年前，人類就用水和黏土調(diào)和起來，作為膠黏劑，制陶和制磚，把石頭等固體粘結(jié)成生活用具。我國是發(fā)現(xiàn)和使用天人膠黏劑最早的國家之一。遠古時代就有黃帝煮膠的故事，一些古代書籍就有關(guān)于膠黏劑制造和使用的蹤跡，足以證明我國使用膠黏劑的歷史之悠久。伴隨著生產(chǎn)和生活水平的提高，普通分子結(jié)構(gòu)的膠黏劑已經(jīng)遠不能滿足人們在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用，這時高分子材料和納米材料成為改善各種材料性能的有效途徑，高分子類聚合物和納米聚合物成為膠粘劑重要的研究方向。在工業(yè)企業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展中，傳統(tǒng)的以金屬修復(fù)方法為主的設(shè)備維護工藝技術(shù)已經(jīng)不能滿足針對更多高新設(shè)備的維護需求，為此誕生了包括高分子復(fù)合材料在內(nèi)的更多新的膠黏劑，以便解決更多問題，滿足新的應(yīng)用需求。二十世紀(jì)后期，世界發(fā)達國家以美國福世藍（1stline）公司為代表的研發(fā)機構(gòu)，研發(fā)了以高分子材料和復(fù)合材料技術(shù)為基礎(chǔ)的高分子復(fù)合型膠黏劑，它是以高分子復(fù)合聚合物與金屬粉末或陶瓷粒組成的雙組分或多組分的復(fù)合材料，它可以極大解決和彌補金屬材料的應(yīng)用弱項，可廣泛用于設(shè)備部件的磨損、沖刷、腐蝕、滲漏、裂紋、劃傷等修復(fù)保護。高分子復(fù)合材料技術(shù)已發(fā)展成為重要的現(xiàn)代化膠黏劑應(yīng)用技術(shù)之一。二、膠黏劑的定義

膠黏劑（adhesive）：通過界面的黏附和內(nèi)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(zhì)，統(tǒng)稱為膠黏劑，又叫黏合劑，習(xí)慣上簡稱為膠。簡而言之，膠黏劑就是通過黏合作用，能使被黏物結(jié)合在一起的物質(zhì)?！澳z黏劑”是通用的標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語，亦包括其他一些膠水、膠泥、膠漿、膠膏等三、膠黏劑的組成1.粘結(jié)物質(zhì)。粘結(jié)物質(zhì)也稱黏料，它是膠黏劑中的基本組分，起黏結(jié)作用。其性質(zhì)決定了膠粘劑的性能、用途和使用條件。一般多用各種樹脂、橡膠類及天然高分子化合物作為粘結(jié)物質(zhì)。2.固化劑固化劑是促使黏結(jié)物質(zhì)通過化學(xué)反應(yīng)加快固化的組分。有的膠黏劑中的樹脂（如環(huán)氧樹脂）若不加固化劑，其本身不能變成堅硬的固體。固化劑也是膠黏劑的主要組分，其性質(zhì)和用量對膠黏劑的性能起著重要的總用。3.增韌劑增韌劑是為了改善黏結(jié)層的韌性、提高其抗沖擊強度的組分。常用的增韌劑有鄰苯二甲酸二丁酯和鄰苯二甲酸二辛脂等。4.稀釋劑稀釋劑又稱溶劑，主要起降低膠黏劑黏度的作用，以便于操作、提高膠黏劑的濕潤性和流動性。常用的稀釋劑有機溶劑有丙酮、苯和甲苯等。5.填料填料一般在膠黏劑中不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，它能使膠黏劑的稠度增加、熱膨脹系數(shù)降低、收縮性減少、抗沖擊強度和機械強度提高。常用的填料有滑石粉、石棉粉和鋁粉等。6.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。四、膠黏劑的分類1.根據(jù)膠黏劑黏料的化學(xué)性質(zhì)，可以分為無機膠黏劑和有機膠黏劑，例如水玻璃、水泥、石膏等均可以作為無機膠黏劑使用，而以高分子材料為黏料的膠黏劑均屬于有機膠黏劑。2.按照膠黏劑的物理狀態(tài)，可以分為液態(tài)、固態(tài)和糊狀膠黏劑，其中固態(tài)膠黏劑又有粉末狀和薄膜狀的，而液態(tài)膠黏劑則可以分為水溶液型、有機溶液型、水乳液型和非水介質(zhì)分散型等3.按照膠黏劑的來源可以分為天然橡膠和合成橡膠，例如天然橡膠、瀝青、松香、明膠、纖維素、淀粉膠等都屬于天然膠黏劑，而采用聚合方法人工合成的各種膠黏劑均屬于合成膠黏劑的范疇。4.對于常見的有機膠黏劑，按照分子結(jié)構(gòu)可以分為熱塑性樹脂、熱固型樹脂、橡膠膠黏劑等幾種。熱塑型：纖維素酯、烯類聚合物（聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、過氯乙烯、聚異丁烯等）、聚酯、聚醚、聚酰胺、聚丙烯酸酯、a-氰基丙烯酸酯、聚乙烯醇縮醛、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物等類熱固型：氧樹脂、酚醛樹脂、脲醛樹脂、三聚氰-甲醛樹脂、有機硅樹脂、呋喃樹脂、不飽和聚酯、丙烯酸樹脂、聚酰亞胺、聚苯并咪唑、酚醛-聚乙烯醇縮醛、酚醛-聚酰胺、酚醛-環(huán)氧樹脂、環(huán)氧-聚酰胺等類五、影響因素

從膠接體系破壞實驗表明，膠接破壞時也現(xiàn)四種不同情況：

1.界面破壞：膠黏劑層全部與粘體表面分開（膠粘界面完整脫離）；

2.內(nèi)聚力破壞：破壞發(fā)生在膠黏劑或被粘體本身，而不在膠粘界面間；

3.混合破壞：被粘物和膠黏劑層本身都有部分破壞或這兩者中只有其一。這些破壞說明粘接強度不僅與被粘劑與被粘物之間作用力有關(guān)，也與聚合物粘料的分子之間的作用力有關(guān)。六、基本理論1、膠粘理論2、吸附理論3、化學(xué)鍵形成理論4、弱界層理論5、擴散理論6、靜電理論吸附理論：人們把固體對膠黏劑的吸附看成是膠接主要原因的理論，稱為膠接的吸附理論。理論認(rèn)為：粘接力的主要來源是粘接體系的分子作用力，即范德華力和氫鍵力。膠粘與被粘物表面的粘接力與吸附力具有某種相同的性質(zhì)。膠黏劑分子與被粘物表面分子的作用過程有兩個過程：第一階段是液體膠黏劑分子借助于布朗運動向被粘物表面擴散，使兩界面的極性基團或鏈節(jié)相互靠近，在此過程中，升溫、施加接觸壓力和降低膠黏劑粘度等都有利于布朗運動的加強。第二階段是吸附力的產(chǎn)生。當(dāng)膠黏劑與被粘物分子間的距離達到10-5Å時，界面分子之間便產(chǎn)生相互吸引力，使分子間的距離進一步縮短到處于最大穩(wěn)定狀態(tài)。膠粘理論：聚合物之間，聚合物與非金屬或金屬之間，金屬與金屬和金屬與非金屬之間的膠接等都存在聚合物基料與不同材料之間界面膠接問題。粘接是不同材料界面間接觸后相互作用的結(jié)果。因此，界面層的作用是膠粘科學(xué)中研究的基本問題。諸如被粘物與粘料的界面張力、表面自由能、官能基團性質(zhì)、界面間反應(yīng)等都影響膠接。膠接是綜合性強，影響因素復(fù)雜的一類技術(shù)，而現(xiàn)有的膠接理論都是從某一方面出發(fā)來闡述其原理，所以至今全面唯一的理論是沒有的。擴散理論：兩種聚合物在具有相容性的前提下，當(dāng)它們相互緊密接觸時，由于分子的布朗運動或鏈段的擺產(chǎn)生相互擴散現(xiàn)象。這種擴散作用是穿越膠黏劑、被粘物的界面交織進行的。擴散的結(jié)果導(dǎo)致界面的消失和過渡區(qū)的產(chǎn)生。粘接體系借助擴散理論不能解釋聚合物材料與金屬、玻璃或其他硬體膠粘，因為聚合物很難向這類材料擴散。七、膠黏劑選用的注意事項1．儲存期a.每種產(chǎn)品均有儲存期，根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)及國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，儲存期指在常溫（24℃）情況下。丙烯酸酯膠類為20℃。b.對丙烯酸酯類產(chǎn)品，如溫度越高儲存期越短。c.對水基類產(chǎn)品如溫度在零下1℃以下，直接影響產(chǎn)品質(zhì)量。2．強度：a.世界上沒有萬能膠，不同的被粘物，最好選用專用膠黏劑。b.對被粘物本身的強度低，那么不必選用高強度的產(chǎn)品，否則，將大材小用，增加成本。c.不能只重視初始強度高，更應(yīng)考慮耐久性好。d.高溫固化的膠黏劑性能遠遠高于室溫固化，如要求強度高、耐久性好的，要選用高溫固化膠黏劑。e.對a氰基丙烯酸酯膠(502強力膠)除了應(yīng)急或小面積修補和連續(xù)化生產(chǎn)外,對要求粘接強度高的材料,不宜采用.八、膠黏劑的危害膠黏劑可能對環(huán)境的污染和人體健康的危害，是由于膠黏劑中的有害物質(zhì)。如揮發(fā)性有機化合物、苯、甲苯、二甲苯、甲醛、游離甲苯二異氰酸酯以及揮發(fā)性有機化合物等所造成的。揮發(fā)性有機化合物（VOC）在膠黏劑中存在較多，如溶劑型膠黏劑中的有機溶劑，三醛膠（酚醛、脲醛、三聚氰胺甲醛）中的游離甲