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膠粘劑基本知識匯總大全

嘉峪檢測網(wǎng)        2018-07-03 09:55

膠粘劑

膠接(粘合、粘接、膠結(jié)、膠粘)是指同質(zhì)或異質(zhì)物體表面用膠粘劑連接在一起的技術(shù),具有應(yīng)力分布連續(xù),重量輕,或密封,多數(shù)工藝溫度低等特點。膠接特別適用于不同材質(zhì)、不同厚度、超薄規(guī)格和復(fù)雜構(gòu)件的連接。膠接近代發(fā)展最快,應(yīng)用行業(yè)極廣,并對高新科學(xué)技術(shù)進步和人民日常生活改善有重大影響。因此,研究、開發(fā)和生產(chǎn)各類膠粘劑十分重要。

定義

能將同種或兩種或兩種以上同質(zhì)或異質(zhì)的制件(或材料)連接在一起,固化后具有足夠強度的有機或無機的、天然或合成的一類物質(zhì),統(tǒng)稱為膠粘劑或粘接劑、粘合劑、習(xí)慣上簡稱為膠。

分類方法

1.按應(yīng)用方法可分為熱固型、熱熔型、室溫固化型、壓敏型等.

2.按應(yīng)用對象分為結(jié)構(gòu)型、非構(gòu)型或特種膠.屬于結(jié)構(gòu)膠粘劑的有:環(huán)氧樹脂類、聚氨酯類、有機硅類、聚酰亞胺類等熱固性膠粘劑;聚丙烯酸酯類、聚甲基丙烯酸酯類、甲醇類等熱塑性膠粘劑;還有如酚醛-環(huán)氧型等改性的多組分膠粘劑。

3.按固化形式可分為溶劑揮發(fā)型、乳液型、反應(yīng)和熱熔型四種.

4.合成化學(xué)工作者常喜歡將膠粘劑按粘料的化學(xué)成分來分類.

5.按主要成分分為有機類、無機類。

6.按外觀分類,可分為液態(tài)、膏狀和固態(tài)三類。

7.按組分分類:單組分,雙組分,反應(yīng)型。

組成

合成膠粘劑

合成膠粘劑由主劑和助劑組成,主劑又稱為主料、基料或粘料;助劑有固化劑、稀釋劑、增塑劑、填料、偶聯(lián)劑、引發(fā)劑、增稠劑、防老劑、阻聚劑、穩(wěn)定劑、絡(luò)合劑、乳化劑等,根據(jù)要求與用途還可以包括阻燃劑、發(fā)泡劑、消泡劑、著色劑和防霉劑等成分。

主劑

主劑是膠粘劑的主要成分,主導(dǎo)膠粘劑粘接性能,同時也是區(qū)別膠粘劑類別的重要標(biāo)志。主劑一般由一種或兩種,甚至三種高聚物構(gòu)成,要求具有良好的粘附性和潤濕性等。可作為粘料的物質(zhì)有:

1.天然高分子,如淀粉、纖維素、單寧、阿拉伯樹膠及海藻酸鈉等植物類粘料,以及骨膠、魚膠、血蛋白膠、酪蛋白和紫膠等動物類粘料。

2.合成樹脂,分為熱固性樹脂和熱塑性樹脂兩大類。熱固性如環(huán)氧、酚醛、 不飽和聚酯、聚氨酯、有機硅、聚酰亞胺、雙馬來酰亞胺、烯丙基樹脂、呋喃樹脂、氨基樹脂、醇酸樹脂等;熱塑性樹脂如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、丙烯酸樹脂、尼龍、聚碳酸酯、聚甲醛、熱塑性聚酯、聚苯醚、氟樹脂、聚苯硫醚、聚砜、聚酮類、聚苯酯、液晶聚合物等,以及其改性樹脂或聚合物合金等。是用量最大的一類粘料。

3.橡膠與彈性體。橡膠主要有氯丁橡膠、丁基腈乙丙橡膠、氟橡膠、聚異丁烯、聚硫橡膠、天然橡膠、氯磺化聚乙烯橡膠等;彈性體主要是熱塑件彈性體和聚氨酯彈性體等。

4.此外,還有無機粘料,如硅酸鹽、磷酸鹽和磷酸-氧化銅等。

助劑

為了滿足特定的物理化學(xué)特性,加入的各種輔助組分稱為助劑,例如:為了使主體粘料形成網(wǎng)型或體型結(jié)構(gòu),增加膠層內(nèi)聚強度而加入固化劑(它們與主體粘料反應(yīng)并產(chǎn)生交聯(lián)作用);為了加速固化、降低反應(yīng)溫度而加入固化促進劑或催化劑;為了提高耐大氣老化、熱老化、電弧老化、臭氧老化等性能而加入防老劑;為了賦予膠粘劑某些特定性質(zhì)、降低成本而加入填料;為降低膠層剛性、增加韌性而加入增韌劑;為了改善工藝性降低粘度、延長使用壽命加入稀釋劑等。

1.固化劑

2.溶劑

3.增塑劑

4.填充劑

5.增韌劑

6.偶聯(lián)劑

7.其他助劑:引發(fā)劑、促進劑、增粘劑、阻聚劑、穩(wěn)定劑、防老劑、絡(luò)合劑、乳化劑。

產(chǎn)品列舉

熱塑性

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

熱固性

環(huán)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

合成橡膠型

氯丁橡膠、丁苯橡膠、丁基橡膠、丁鈉橡膠、異戊橡膠、聚硫橡膠、聚氨酯橡膠、氯磺化聚乙烯彈性體、硅橡膠等類

橡膠樹脂型

酚醛-丁腈膠、酚醛-氯丁膠、酚醛-聚氨酯膠、環(huán)氧-丁腈膠、環(huán)氧-聚硫膠等類

膠粘劑產(chǎn)品

硬化膠、灌封膠、硅橡膠、聚氯乙烯膠、通用環(huán)氧膠、改性環(huán)氧膠、絕緣膠、聚酰亞胺膠、改性酚醛膠、丙烯酸酯膠、絕緣膠帶、雙面膠帶、高溫膠帶、特種膠 帶 、模切膠帶、其他

膠粘劑原材料及助劑

稀釋劑 、固化劑 、硫化劑、引發(fā)劑、促進劑、增塑劑 、增韌劑 、軟化劑、增粘劑 、發(fā)泡劑、交聯(lián)劑 、修補劑 、 加速劑 、抗氧劑 、防霉劑、增強劑 、催化劑、 填充劑、接著劑、干燥劑、清潔劑 、防銹劑、乳化劑 、 阻聚劑、偶聯(lián)劑、防老劑、消泡劑、增稠劑、氧化劑 、阻燃劑、光敏劑、防腐劑 、潤滑劑、乳 液、單 體、助 劑 、溶 劑 、合成橡膠與彈性體、天然聚合物、合成樹脂、其他

膠粘劑制作設(shè)備

點膠機、真空泵、輸送泵、冷凝設(shè)備、捏合設(shè)備、乳化設(shè)備、釜類設(shè)備、研磨設(shè)備、檢測設(shè)備、裝卸設(shè)備、實驗設(shè)備、混合分散設(shè)備、貯罐類設(shè)備、加熱及輔助設(shè)備、 其它設(shè)備

膠粘劑包裝

打碼機、標(biāo)簽機、液體灌裝機械、紙制品包裝、封口打包機械、膏體灌裝機械、鐵聽(桶)包裝、塑料及復(fù)合材料包裝、打包及其它耗材

應(yīng)用理論

綜述

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。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。

吸附理論

人們把固體對膠粘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,即范德化引力和氫鍵力。當(dāng)膠粘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)。

根據(jù)計算,由于范德華力的作用,當(dāng)兩個理想的平面相距為10Å時,它們之間的引力強度可達10-1000MPa;當(dāng)距離為3-4Å時,可達100-1000MPa。這個數(shù)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過現(xiàn)代最好的結(jié)構(gòu)膠粘劑所能達到的強度。因此,有人認(rèn)為只要當(dāng)兩個物體接觸很好時,即膠粘劑對粘接界面充分潤濕,計算值是假定兩個理想平面緊密接觸,并保證界面層上各對分子間的作用同時遭到破壞時,也就不可能有保證各對分子之間的作用力同時發(fā)生。

膠粘劑的極性太高,有時候會嚴(yán)重妨礙濕潤過程的進行而降低粘接力。分子間作用力是提供粘接力的因素,但不是唯一因素。在某些特殊情況下,其他因素也能起主導(dǎo)作用。

化學(xué)鍵形成理論

化學(xué)鍵理論認(rèn)為膠粘劑與被粘物分子之間除相互作用力外,有時還有化學(xué)鍵產(chǎn)生,例如硫化橡膠與鍍銅金屬的膠接界面、偶聯(lián)劑對膠接的作用、異氰酸酯對金屬與橡膠的膠接界面等的研究,均證明有化學(xué)鍵的生成。但化學(xué)鍵的形成并不普通,要形成化學(xué)鍵必須滿足一定的量子化`件,所以不可能做到使膠粘劑與被粘物之間的接觸點都形成化學(xué)鍵。況且,單位粘附界面上化學(xué)鍵數(shù)要比分子間作用的數(shù)目少得多,因此粘附強度來自分子間的作用力是不可忽視的。

弱界層理

當(dāng)液體膠粘劑不能很好浸潤被粘體表面時,空氣泡留在空隙中而形成弱區(qū)。又如,當(dāng)中含雜質(zhì)能溶于 熔融態(tài)膠粘劑,而不溶于固化后的膠粘劑時,會在固體化后的膠粘形成另一相,在被粘體與膠粘劑整體間產(chǎn)生弱界面層(WBL)。產(chǎn)生WBL除工藝因素外,在聚合物成網(wǎng)或熔體相互作用的成型過程中,膠粘劑與表面吸附等熱力學(xué)現(xiàn)象中產(chǎn)生界層結(jié)構(gòu)的不均勻性。不均勻性界面層就會有WBL出現(xiàn)。這種WBL的應(yīng)力松弛和裂紋的發(fā)展都會不同,因而極大地影響著材料和制品的整體性能。

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粘劑、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。

靜電理論

當(dāng)膠粘劑和被粘物體系是一種電子的接受體-供給體的組合形式時,電子會從供給體(如金屬)轉(zhuǎn)移到接受體(如聚合物),在界面區(qū)兩側(cè)形成了雙電層,從而產(chǎn)生了靜電引力。

在干燥環(huán)境中從金屬表面快速剝離粘接膠層時,可用儀器或肉眼觀察到放電的光、聲現(xiàn)象,證實了靜電作用的存在。但靜電作用僅存在于能夠形成雙電層的粘接體系,因此不具有普遍性。此外,有些學(xué)者指出:雙電層中的電荷密度必須達到1021電子/厘米2時,靜電吸引力才能對膠接強度產(chǎn)生較明顯的影響。而雙電層棲移電荷產(chǎn)生密度的最大值只有1019電子/厘米2(有的認(rèn)為只有1010-1011電子/厘米2)。因此,靜電力雖然確實存在于某些特殊的粘接體系,但決不是起主導(dǎo)作用的因素。

機械作用力理論

從物理化學(xué)觀點看,機械作用并不是產(chǎn)生粘接力的因素,而是增加粘接效果的一種方法。膠粘劑滲透 到被粘物表面的縫隙或凹凸之處,固化后在界面區(qū)產(chǎn)生了嚙合力,這些情況類似釘子與木材的接合或樹根植入泥土的作用。機械連接力的本質(zhì)是摩擦力。在粘合多孔材料、紙張、織物等時,機械連接力是很重要的,但對某些堅實而光滑的表面,這種作用并不顯著。

粘接功能

①瞬間粘接。瞬間膠粘劑使用時不需要加熱、加壓,具有固化快、粘接強度大的特點。一個6.45平方厘米的粘接面所承受的拉力足以吊起一輛小汽車。這樣的膠粘劑對連續(xù)化生產(chǎn)流水線起了很大的推動作用。

②結(jié)構(gòu)件的粘接。結(jié)構(gòu)件粘接是指那些能夠承受較長時間的負(fù)荷和較大應(yīng)力物體的粘接,比如建筑物、車輛、艦船、飛機、宇宙飛行器等結(jié)構(gòu)件的粘接。增加航速;同時使粘接件表面光滑平整,有利于航行;還具有密封、防腐蝕等性能。

③液態(tài)密封堵漏。有些膠粘劑在常溫下是流動性的液體,涂在各種連接或需要密封的部位,形成有彈性的膠層,能代替通常的墊片,起密封作用。

④水下粘接。表現(xiàn)在水壩或橋梁的修建、造船工業(yè)和國防工業(yè)中,它可以把陸地上的預(yù)制件與在水中和水下的部件連接起來,從而大大簡化施工工藝,加快施工進度。

⑤油面粘接。油面用膠不需要先在表面除油,簡化了工藝,并有良好的粘接強度。

⑥熱熔粘接。熱熔膠粘劑是一種固體,它要在加熱熔化成流體后才能膠粘,粘合冷卻后恢復(fù)成固體,形成牢固的粘接件。熱熔膠粘劑由熱塑性聚合物配以增粘劑等配制而成。

⑦耐高溫粘接和超低溫粘接。一般的膠粘劑能耐100℃以下的溫度。無機膠粘劑能耐600℃左右,其中以陶瓷膠粘劑為最佳,可以耐1300℃的高溫。耐超低溫膠粘劑能在-196℃,甚至更低溫度-269℃時保持很高的強度和韌性。

⑧壓敏粘接。這種產(chǎn)品用于商品標(biāo)簽的粘貼、紙箱的封緘、線束的捆扎和高光潔金屬板表面的保護等。

⑨醫(yī)用粘接。醫(yī)用膠粘劑已成為醫(yī)療方面不可缺少的新材料。例如,對入體腎臟的粘合,血管的接合,傷口、食道或膽道的吻合,牙科的粘接和修復(fù),骨骼連接等方面能發(fā)揮很好的作用。

⑩此外,還有用于電子器件引線的導(dǎo)電粘接,有以銀粉為導(dǎo)體的導(dǎo)電膠。用于光學(xué)玻璃粘接的高透明度的光學(xué)玻璃膠和對光敏感的光敏固化膠和電子束固化膠等。

影響因素

影響膠粘及其強度的因素

上述膠接理論考慮的基本點都與粘料的分子結(jié)構(gòu)和被粘物的表面結(jié)構(gòu)以及它們之間相互作用有關(guān)。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:膠粘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)生在膠粘劑或被粘體本身,而不在膠粘界面間;

3.混合破壞:被粘物和膠粘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)。

高聚物分子的化學(xué)結(jié)構(gòu),以及聚集態(tài)都強烈地影響膠接強度,研究膠粘劑基料的分子結(jié)構(gòu),對設(shè)計、合成和選用膠粘劑都十分重要。

粘接工藝

由于膠粘劑和被粘物的種類很多,所采用的粘結(jié)工藝也不完全一樣,概括起來可分為:

①膠粘劑的配制;

②被粘物的表面處理;

③涂膠;

④晾置,使溶劑等低分子物揮發(fā)凝膠;

⑤疊合加壓;

⑥清除殘留在制品表面的膠粘劑。

注意事項

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。

強度

a. 世界上沒有萬能膠,不同的被粘物,最好選用專用膠粘劑。

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. 高溫固化的膠粘劑性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于室溫固化,如要求強度高、耐久性好的,要選用高溫固化膠粘劑。

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.

其他

a.白乳膠和脲醛膠不能用于粘金屬.

b.要求透明性的膠粘劑,可選用聚氨酯膠、光學(xué)環(huán)氧膠,飽和聚酯膠,聚乙烯醇縮醛膠。

c.膠粘劑不應(yīng)對被粘物有腐蝕性。如:聚苯乙烯泡沫板,不能用溶劑型氯丁膠粘劑。

d.脆性較高的膠粘劑不宜粘軟質(zhì)材料。

4.膠粘劑在使用時注意事項:

a.對AB組份的膠粘劑,在配比時,請按說明書的要求配比。

b.對AB組份的膠粘劑,使用前一定要充分?jǐn)嚢杈鶆?。不能留死角,否則不會固化。

c.被粘物一定要清洗干凈,不能有水份(除水下固化膠)。

d.為達到粘接強度高,被粘物盡量打磨,

e.粘接接頭設(shè)計的好壞,決定粘接強度高低。

f.膠粘劑使用時,一定要現(xiàn)配現(xiàn)用,切不可留置時間太長,如屬快速固化,一般不宜超過2分鐘。

g.如要強度高、固化快,可視其情況加熱,涂膠時,不宜太厚,一般以0.5mm為好,越厚粘接效果越差。

h.粘接物體時,最好施壓或用夾具固定。

i.為使強度更高,粘接后最好留置24小時。

j.單組份溶劑型或水劑型,使用時一定要攪拌均勻。

k.對溶劑型產(chǎn)品,涂膠后,一定要涼置到不大粘手為宜,再進行粘合。

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來源:AnyTesting

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