什么是胶粘剂?

[拼音]：jiaonianji

[外文]：adhesive

又名粘合剂，俗称胶。能使物体的表面与另一物体的表面结合在一起的物质。胶粘剂可粘接各种相同或不同的材料，特别适用于粘接d性模量与厚度相差比较大、不宜采用其他连接方法连接的材料，以及薄片或薄膜材料等。与焊接、铆接、镶嵌、钉接、螺栓等连接比较，有重量轻、连接部位应力分布均匀、强度高、耐疲劳性好等优点，且可以简化工艺，减少后加工量，缩短生产周期，增加气密性，提高产品质量，降低成本等。因此，胶粘剂在工业、交通、建筑等部门及日常生活中的应用日趋广泛。（见彩图）

早在几千年以前，人类已经用粘土、淀粉、松香和动物血等天然物质作胶粘剂，以粘接城墙砖块、棺椁缝口及房屋木柱榫头等。中国是使用胶粘剂最早的国家，制造与使用方法均有记载，如贾思勰著《齐民要术》中就讲述了用动物皮"煮胶"及其质量控制的方法。1912年美国的L.H.贝克兰首先将酚醛树脂作为胶粘剂用于木材粘接。20年代末至30年代初，脲醛树脂作为胶粘剂也用于木材工业。从此，胶粘剂开始了以合成树脂胶粘剂为主的发展道路。40～50年代，不饱和聚酯、环氧树脂和聚氨酯胶粘剂问世，合成橡胶和热塑性树脂在粘接领域中得到了广泛的应用；此后又开发了合成橡胶改性的合成树脂胶粘剂，即橡胶－树脂胶粘剂，并成功地用于粘接飞机机身部件。于是，胶粘剂进入了粘接金属结构部件的发展阶段。以后，合成胶粘剂又增加了新品种，如50年代末，单液型、在常温下能快速（几十秒钟）固化的氰基丙烯酸酯胶粘剂实现工业化生产，60年代开发了贮存稳定、使用方便的厌氧胶粘剂，以及其他改性丙烯酸酯树脂胶粘剂。80年代以来，世界胶粘剂年产量约8Mt，合成胶粘剂占胶粘剂总产量的70％～80％。

胶粘剂通常是一种混合料，由基料、固化剂、填料、增韧剂、稀释剂及其他辅料配合而成。

又称粘料，是胶粘剂的基本成分。常用的有天然聚合物、合成聚合物和无机化合物三大类。

又称硬化剂，其作用是使液态基料转变成固体，从而使粘接具有一定的机械强度和稳定性。固化剂的种类和用量对胶粘剂的性能及工艺性有直接影响。固化剂随基料品种不同而异。例如脲醛胶粘剂的固化剂选用氯化铵，酚醛胶粘剂选用乌洛托品或苯磺酸，环氧树脂胶粘剂选用胺、酸酐或咪唑类。

加入一定量的填料，可提高胶粘剂的粘接强度、耐热性和尺寸稳定性，并可降低成本。要提高胶粘剂的耐冲击强度，可采用石棉纤维、玻璃纤维、铝粉及云母等作填料；为提高硬度和抗压性，可用石英粉、瓷粉、铁粉等；为提高耐热性可加入石棉；为提高抗磨性，可加入石墨粉或二硫化钼；为提高粘接力可加入氧化铝粉、钛白粉；为增加导热性，则可加入铝粉、铜粉或铁粉等。

能提高胶粘剂的柔韧性、改善胶层抗冲击性的物质。合成橡胶和热塑性树脂可作为热固性合成树脂胶粘剂的增韧剂。一般情况下，随着增韧剂用量的增加，胶的耐热性、机械强度和耐溶剂性会相应下降。

用于降低胶粘剂粘度、便于施工 *** 作的物质，可分为活性与非活性两类。前者参与固化反应，如环氧树脂中加入二缩水甘油醚、环氧丙烷丁基醚等；后者即是常用的溶剂，如丙酮、丁醇、甲苯、二甲苯及乙醇等，不参与反应。

此外，为了提高粘接力，常在基料中加入少量偶联剂；为了防止胶粘剂长期受热分解，加入稳定剂；有时还加入染料或颜料，可以改善胶粘剂的色调。

胶粘剂的分类方法很多。

以无机化合物为基料的称无机胶粘剂，以聚合物为基料的称有机胶粘剂。无机胶粘剂包括硅酸盐、磷酸盐、氧化铅、硫磺、氧化铜-磷酸等;有机胶粘剂又分为天然胶粘剂与合成胶粘剂两大类（见表）。天然胶粘剂来源丰富，价格低廉，毒性低，在家具、装订、包装和工艺品加工中广泛应用。合成胶粘剂一般有良好的电绝缘性、隔热性、抗震性和耐腐蚀性。通常，有机胶粘剂的耐热性和耐老化性不如无机胶粘剂。

有胶液（包括溶液、乳液、无溶剂液体）、胶糊（糊状）、胶粉、胶棒、胶膜等。

（1）水基蒸发型，如聚乙烯醇水溶液和乙烯-醋酸乙烯(EVA)共聚乳液型胶粘剂；

（2）溶剂挥发型，如氯丁橡胶胶粘剂；

（3）热熔型，如棒状、粒状与带状的乙烯-醋酸乙烯热熔胶；

（4）化学反应型，如 α-氰基丙烯酸酯瞬干胶、丙烯酸双酯厌氧胶和酚醛－丁腈胶等；

（5）压敏型，受指压即粘接，不固化的胶粘剂，俗称不干胶。如橡胶或聚丙烯酸酯型的溶液或乳液，涂布于各种基材上可制成各种材质的压敏胶带。

有金属、塑料、织物、纸品、医疗、制鞋、木工、建筑、汽车、飞机、电子原件等用胶。还有特种功能胶，如导电胶、导磁胶、耐高温胶等。

有结构胶粘剂和非结构胶粘剂。结构胶粘剂能传递较大的应力，可用于受力结构件的连接，如用于飞机结构部件粘接的环氧-丁腈型胶粘剂；非结构胶粘剂为不能传递较大应力的胶粘剂，如常用于电子工业的硅橡胶胶粘剂。

胶粘剂品种很多，性能各异，而且被粘材质也千变万化，要想获得好的粘接效果，必须合理选用胶粘剂。

（1）根据被粘物的性状来选择胶粘剂。粘接多孔而不耐热的材料如木材、纸张、皮革等，可选水基型、溶剂型胶粘剂；对于表面致密，而且耐热的被粘物如金属、陶瓷、玻璃等，可选反应型热固性树脂胶粘剂；对于难粘的被粘物如聚乙烯、聚丙烯，则需要进行表面处理，提高表面自由能后再选用乙烯-醋酸乙烯共聚物热熔胶或环氧胶。

（2）根据粘接接头的使用场合来选择胶粘剂。粘接接头的使用场合，主要指其受力的大小、种类、持续时间、使用温度、冷热交变周期和介质环境。对于粘接强度要求不高的一般场合，可选用价廉的非结构胶粘剂；对于粘接强度要求高的结构件，则要选用结构胶粘剂；要求耐热和抗蠕变的场合，可选用能固化生成三维结构的热固性树脂胶粘剂；冷热交变频繁的场合应选用韧性好的橡胶-树脂胶粘剂；要求耐疲劳的场合，应选用合成橡胶胶粘剂。

粘接是界面上分子之间的一种相互作用。要产生界面作用，胶粘剂须润湿被粘物表面。按表面润湿理论（图1），

在水平固体表面上放一液滴时（胶粘剂在涂用时也都是液体），将会出现固液界面张力(γs1)、液气界面张力(γ1g)和气固界面张力(γgs)三者的平衡状态：

γs1+γ1gcosθ=γgs

式中θ 称为接触角。胶粘剂在被粘物表面上形成的接触角越小，润湿越好。如θ＝0，则γs1+γ1g=γgs。液体就能充分润湿被粘物表面。此时，液体从固体表面剥离时所需的功等于液体本身分离时所需的功，即粘附强度最大。因此，润湿是胶粘剂分子与被粘物表面分子密切接触，形成分子间引力场，达到粘接的必要条件。除此之外，还要求胶粘剂与被粘物之间有较大的分子间力，才能形成较大的粘接力。对于胶粘剂对被粘物形成一定的粘合力的机理至今尚不完善，概括起来有五种理论：

（1）机械理论，认为胶粘剂能深入到被粘物表面的孔隙中去，固化时通过镶嵌将被粘物连接起来（图2）；

（2）吸附理论，认为粘接力是靠胶粘剂和被粘物分子之间的吸附作用形成的；

（3）扩散理论，认为胶粘剂和被粘物分子之间不仅互相接触，还必须相互扩散才可能形成牢固的粘合；

（4）静电理论，认为胶粘剂与被粘物之间有双电层存在，由于双电层的静电吸引而形成粘合力；

（5）分子理论，认为胶粘剂与被粘物只要能达到分子接触，则分子间的相互作用和化学键或双电层相互吸引等，都能形成粘合力。

参考书目

杨玉崑等著:《合成胶粘剂》，科学出版社，北京，1980。I.Skeist， Handbook of Adhesives， 2nd ed.， Van Nostrand Reinhold Co.， New York，1977.

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