胶粘剂

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. 　　

3.接形态可分为水溶型、水乳型、溶剂型以及各种固态型等. 　　

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. 

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  环氧树脂 胶粘剂  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 ^[1]

伴随着生产和生活水平的提高，普通分子结构的胶粘剂已经远不能满足人们在生产生活中的应用，这时高分子材料和纳米材料成为改善各种材料性能的有效途径，高分子类聚合物和纳米聚合物成为胶粘剂重要的研究方向。在工业企业现代化的发展中，设备的集群规模和自动化程度越来越高，同时针对设备的安全连续生产的要求也越来越高，传统的以金属修复方法为主的设备维护工艺技术已经远远不能满足针对更多高新设备的维护需求，对此需要研发更多针对设备预防和现场解决的新技术和材料，为此诞生了包括高分子复合材料在内的更多新的胶粘剂，以便解决更多问题，满足新的应用需求。 　　

正基于此，二十世纪后期，世界发达国家以美国福世蓝（1st line）公司为代表的研发机构，研发了以高分子材料和复合材料技术为基础的高分子复合型胶粘剂，它是以高分子复合聚合物与金属粉末或陶瓷粒组成的双组分或多组分的复合材料，它是在高分子化学、胶体化学、有机化学和材料力学等学科基础上发展起来的高技术学科。它可以极大解决和弥补金属材料的应用弱项，可广泛用于设备部件的磨损、冲刷、腐蚀、渗漏、裂纹、划伤等修复保护。高分子复合材料技术已发展成为重要的现代化胶粘剂应用技术之一。

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。粘接是不同材料界面间接触后相互作用的结果。因此，界面层的作用是胶粘科学中研究的基本问题。诸如被粘物与粘料的界面张力、表面自由能、官能基团性质、界面间反应等都影响胶接。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。胶粘与被粘物表面的粘接力与吸附力具有某种相同的性质。胶粘剂分子与被粘物表面分子的作用过程有两个过程：第一阶段是液体胶粘剂分子借助于布朗运动向被粘物表面扩散，使两界面的极性基团或链节相互靠近，在此过程中，升温、施加接触压力和降低胶粘剂粘度等都有利于布朗运动的加强。第二阶段是吸附力的产生。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10Å时，它们之间的引力强度可达10-1000MPa；当距离为3-4Å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，达到理想状态的情况下，仅色散力的作用，就足以产生很高的胶接强度。可是实际胶接强度与理论计算相差很大，这是因为固体的力学强度是一种力学性质，而不是分子性质，其大小取决于材料的每一个局部性质，而不等于分子作用力的总和。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。化学键的强度比范德化作用力高得多；化学键形成不仅可以提高粘附强度，还可以克服脱附使胶接接头破坏的弊病。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，机构连接力是很重要的，但对某些坚实而光滑的表面，这种作用并不显著。 

1、选择胶粘剂的原则 　　

（1）考虑胶接材料的种类性质大小和硬度； 　　

（2）考虑胶接材料的形状结构和工艺条件； 　　

（3）、考虑胶接部位承受的负荷和形式（拉力、剪切力、剥离力等）； 　　

（4）考虑材料的特殊要求如导电导热耐高温和耐低温。 　　

2、胶接材料的性质 　　

（1） 金属：金属表面的氧化膜经表面处理后，容易胶接；由于胶粘剂粘接金属的两相线膨胀系数相差太大，胶层容易产生内应力；另外金属胶接部位因水作用易产生电化学腐蚀。 　　

（2） 橡胶：橡胶的极性越大，胶接效果越好。其中丁腈氯丁橡胶极性大，胶接强度大；天然橡胶、硅橡胶和异丁橡胶极性小，粘接力较弱。另外橡胶表面往往有脱模剂或其它游离出的助剂，妨碍胶接效果。 　　

(3) 木材：属多孔材料，易吸潮，引起尺寸变化，可能因此产生应力集中。另外，抛光的材料比表面粗糙的木材胶接性能好。 　　

(4）塑料：极性大的塑料其胶接性能好。 　　

(5）玻璃：玻璃表面从微观角度是由无数部均匀的凹凸不平的部分组成.使用湿润性好的胶粘剂,防止在凹凸处可能存在气泡影响.另外,玻璃是以si-o-为主体结构,其表面层易吸附水.因玻璃极性强,极性胶粘剂易与表面发生氢键结合,形成牢固粘接.玻璃易脆裂而且又透明,选择胶粘剂时需考虑到这些． 　　

3、胶粘剂的特点和选择 　　

（1）. 连接各种弹性模量和厚度不同的材料尤其是薄材料； 　　

（2）. 胶接表面光滑，气动性良好； 　　

（3）. 密封性能好，腐蚀性能好； 　　

（4）. 延长胶接件的使用寿命和减轻胶接件重量； 　　

（5）. 劳动强度低，成本少，生产效率高； 

（6）. 非导电胶耐热抗震绝缘，

其中： 　　

a、 改性环氧树脂柔韧性的大小顺序为：环氧-聚硫>环氧-聚酰胺>环氧-胺固化剂； 　　

b、 改性酚醛柔韧性的大小顺序为：酚醛-聚酰胺>酚醛-聚醋酸乙烯酯>酚醛-环氧；

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。 

1．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  胶粘剂
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。 　　

2．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.