【技术】一文介绍胶粘剂的定义、要求、分类、组成等基础知识

胶粘剂的定义

通过界面的粘附和物质的内聚等作用，能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，统称为胶粘剂（adhesive）又叫粘合剂，习惯上称为胶。

1. 粘结（粘合）：指两个表面靠化学力、物理力或者两者兼有的力使之结合在一起的状态

2. 胶粘剂首先必须在被粘物表面粘附，这是由于两相之间产生粘合力，该力来源于次价键力或主价键力

内聚：即单一物质内部各粒子靠主价键力（包括离子键、共价键、配位键、金属键等）、次价键力（包括范德华力、氢键）结合在一起的状态。胶粘剂的内聚力与分子间力、相对分子质量、交联程度、结晶和分子缠绕等因素有关。

胶粘剂的要求

1. 不论出于何种状态，当涂布时都应呈液态
2. 对被粘接物表面能够完全铺展，充分润湿

3. 必须能够通过某种方式而使液体转变为固体或凝胶状态，形成坚韧而稳定的胶层

4. 固化后应有一定的强度。能够可靠的连接，传递应力，抵抗破坏
5. 可耐0℃以上的温度，并经受一定时间的考验

胶粘剂的分类

按照外观分类：溶剂型乳液型（水性）；膏状或糊状；固体型；膜状型。

按照固化方式分：水基蒸发型、溶剂挥发型、热熔型、化学反应型、压敏型。

胶粘剂的基本组成

胶粘剂的基本组成：胶粘剂的组分包括基料、固化剂、溶剂、增塑剂、填料、偶联剂、交联剂、促进剂、增韧剂、增粘剂、增稠剂、稀释剂、防老剂、阻聚剂、阻燃剂、引发剂、光敏剂、消泡剂、防腐剂、稳定剂、络合剂、乳化剂。

基料的种类：基料是胶粘剂的主要成分、主剂或主体聚合物，起粘合作用。按照化学的成分的不同  ，基料的来源有无机化合物和有机化合物。有机化合物是高分子合成类的高分子基料。

1. 常用的有机化合物：热固性合成树脂：酚醛树脂、环氧树脂、氨基树脂、聚氨酯树脂、不饱和聚酯和丙烯酸树脂
2. 热塑性合成树脂：橡胶类基料、天然高分子材料、水性胶乳类，基料
3. 橡胶类基料胶粘剂

胶粘剂基料的选择原理：根据胶粘剂应用的对象、应用的场合及应用的性能的选择。同时分子基料的分子结构与粘接性能的关系甚为密切。

1. 高分子材料的极性有关

2. 高分子材料的结晶性能
3. 高分子材料的分子量

固化剂（硬化剂）：使基态原料通过化学反应，发生聚合、缩聚或交联反应转变为线性高聚物或者网状高聚物，是胶接接头具有力学强度和稳定性的物质。

固化剂的选择：

1. 最好是液体的无毒、无色、无味的物质
2. 固化剂与被固化物反应要平稳，放热量少，以减少胶层的内聚力
3. 耐热性，选用分子中具有反应基团较多的固化剂
4. 韧性，选用分子链较长的固化剂

胶粘剂溶剂：指能够降低某些固体或者液体分子间力，而使被溶物质分散为分子或离子均一体系的液体，常用的溶剂为低黏度的液体物质。主要有脂肪烃、芳香烃、卤代烃、酯类、醇类、酮类、酸类、醚类、萜烯烃、酰胺类和水类。但是多数的有机溶剂有一定的毒性、易燃性、易爆性、对环境有污染、对安全有隐患、对人体有危害。

溶剂的作用：

1. 聚合反应的介质：是反应缓和、温度易于控制
2. 溶解基料：制备溶剂型胶粘剂
3. 稀释剂：稀释胶粘剂使其达到一定的黏度，有利于湿润、便于涂布
4. 调节胶粘剂的挥发速度
5. 防止凝胶，用来增加贮存稳定性
6. 粘结前的表面清洁处理剂
7. 直接粘接，某些塑料
8. 降低成本、提高效益

胶粘剂溶剂的选择：

1. 极性：选择与基料极性相同或相近的溶剂（相似相容的原理）

2. 溶解度参数（与极性有关）：溶剂的溶解度参数和高分子基体的溶解度参数相近
3. 溶剂的挥发性：选择挥发度适当的溶剂或快慢混合的溶剂。溶剂挥发太快：胶液表面易成膜、膜下溶剂不易挥发；溶剂挥发太慢：表干时间慢，影响工效

4. 溶剂的选择要考虑到价格、毒性和来源

软化剂的作用：是SBS费用不可的组分，其作用是调节硬度，流动性，并降低成本，充油SBS可使配炼加工更容易。最常用的是环烷油，芳烃成色深、有毒、不能使用，石蜡油不能改善物性，还会导致喷出。国产克拉玛依KN系列环保型环烷油（例如KN4010等）质量上乘。

软化剂的种类：按烃类组成分为石蜡基、环烷基、芳香基三类

软化剂的特点：

1. 石蜡基橡胶油：抗氧化、光安定性好，但乳化性、相容性、低温性相对较差

2. 环烷基橡胶油：兼具石蜡基、芳香基的优点，乳化性、相容性适中，无污染、无毒性，适用范围也比较广
3. 芳香基橡胶油：相容性好，填充量大，价格低廉，所得橡胶产品强度高。但颜色深、毒性大、对环境污染大

增塑剂的定义：是一种降低高分子化合物玻璃化温度和熔融温度，改善胶层脆性、增进熔融流动性的物质。

增塑剂的作用：

1. 屏散高分子化合物的活性基团，减弱分子间作用力，从而降低分子之间的相互作用
2. 增加高分子化合物的热性、延伸性和耐寒性，降低其内聚强度、弹性模量及耐热性

增塑剂的选择：

1. 极性：极性大小影响增塑剂与主体材料的相容性，其原理同溶剂作用

2. 持久性：由于渗出、迁移、挥发二损失影响胶的物理机械性能。选择高沸点的或高分子量的增塑剂
3. 分子量及状态：分子量越高，粘接强度越好

常用的增塑剂：邻苯二甲酸酯、磷酸酯类、己二酸酯和癸二酸酯等。

填料的定义：在胶粘剂中不与基体起化学反应，但是可以改变其性能，降低成本的固体材料。

常用的填料分为有机填料和无机填料：有机填料——改善树脂的脆性、吸湿性高、耐热性能低；无机填料——使胶的相对密度增加、脆性增加、但耐热性、介质性能、收缩率等都会有所改善。

填料的选择：

1. 无活性与胶粘剂的其他组分不发生反应
2. 分散性好与基料有良好的润湿性
3. 不含水分、有害物质、油脂，无吸湿性
4. 颗粒均匀，无毒
5. 来源广泛、加工方便、价格低廉
6. 填料的密度与基料的密度不能相差太大
7. 用量适宜

常用的填料：二氧化硅、碳酸钙、碳酸镁、铝粉、酚醛树脂等。

偶联剂：能同时与极性物质和非极性物质产生一定结合力的和化合物，其特点是分子中同时具有极性和非极性部分的物质。常用的偶联剂有有机铬偶联剂、有机硅偶联剂和钛酸酯偶联剂。在胶粘剂中常用的是硅烷偶联剂。

偶联剂的作用：

1. 增加主体树脂本身的分子间的作用力，提高胶粘剂的内聚强度
2. 增加树脂与被粘合物之间的结合，起了一定的架桥作用。不同的偶联剂具有不同的反应基团，反应基团不同对粘接性能的影响也不同

引发剂：在一定的条件下能分解产生自由基的物质，一般含有不饱和键的化合物中加入引发剂，常用的引发剂有过氧化二苯甲酰、过氧化环己酮、过氧化异丙苯、偶氮二异丁氰等。

促进剂（催化剂）：能够降低引发剂的分解温度或加速固化剂与树脂橡胶反应的物质。

防老剂：能延缓高分子化合物的老化的物质，对于高温、暴晒下使用的胶粘剂由于容易老化变质，在配胶时加入防老剂。

增稠剂：黏度低的胶粘剂，增加使其黏度增加的物质

阻聚剂和稳定剂：阻止或延缓含有不饱和键的聚合物、单体在贮存过程中自行交联的物质(对苯二酚)。