第五章 胶黏剂

1、 5.1 胶粘剂概述胶粘剂概述 胶粘剂胶粘剂，又称黏合剂，简称胶，又称黏合剂，简称胶，是是一类通过黏附作用而一类通过黏附作用而 使被粘结物体或使被粘结物体或材料粘合在一起的物质材料粘合在一起的物质。 5.1.1 粘接的优缺点 胶粘剂具有应用广泛，使用简便，经济效益高等许 多特点。随着科学技术的发展，胶粘剂正在越来越多地 代替机械联结，从而为各行业简化工艺、节约能源、降 低成本、提高经济效益提供了有效途径。 5.1.2 胶粘剂的化学组成及作用 基料基料：起粘结作用的主体成分。 固化剂和促进剂固化剂和促进剂：固化剂直接参与化学反应，使黏料固 化；促进剂在配方中促进化学反应，缩短固化时间。 填料填料

2、：改善胶黏剂的性能或降低成本。 稀释剂稀释剂：降低胶黏剂黏度，使其具有适宜的使用黏度。 偶联剂偶联剂：提高被粘物与胶黏剂之间的粘结强度。 其他助剂：分散剂、改性剂、触变剂、增韧剂、增塑剂、 稳定剂、阻燃剂等。 5.1.3 胶粘剂的分类胶粘剂的分类 按主体化学成分（基料）分按主体化学成分（基料）分类类 按受力情况分类 按物理形态分类 按用途进行分类 按使用特点分类 5.2 粘接原理及工艺 5.2.1 粘接的基本原理 机械理论 静电理论 扩散理论扩散理论 吸附理论 工业中常用三大连接技术：焊接、机械连接和粘结。工业中常用三大连接技术：焊接、机械连接和粘结。 5.2.2 胶粘剂的选择原则 l根据材质

3、选择胶粘剂 l根据使用场合选择胶粘剂 l根据成本选择胶粘剂 5.2.3 粘接接头设计 1、避免应力集中受力方向最好在胶接强度最大 的方向上； 2、合理地增加胶接面积； 3、接头设计尽量保证胶层厚度一致； 4、防止层压制品的层间剥离。 5.2.4 被粘接面的表面处理 表面处理 l常用的表面处理方法有物理法和化学法两种。 l物理法有打磨、喷砂、机械加工，电晕处理等物理法有打磨、喷砂、机械加工，电晕处理等。 l化学法包括溶化学法包括溶剂清洗，酸、碱或天机盐溶液处理，剂清洗，酸、碱或天机盐溶液处理， 阳极化处理，等离子体处理等阳极化处理，等离子体处理等。 胶粘剂的涂刷 粘接的实施 胶粘剂的固化 粘接接

4、头的后处理 5.3 无机胶粘剂无机胶粘剂 无机胶粘剂即由无机物组成的胶黏剂。从化学组分来看，其主要 包括硅酸盐、磷酸盐、硫酸盐、硼酸盐等。 5.3.1 热熔型热熔型 是指黏料本身受热到一定程度后即开始熔融，然后熔融的黏料 润湿被粘材质，经冷却后重新固化达到粘结目的的一类胶黏剂。 其主要特点是除具有一定的粘结强度外，还具有较好的密封效 果。其中应用较普遍的为焊锡、银焊料等低熔点金属。 5.3.2 空气干燥型空气干燥型 是指胶黏剂中的水分或溶剂在空气中自然挥发，从而固化形成 粘结的一类胶黏剂。 从固化机理看：从固化机理看： 5.3.3 水固型水固型 是指遇水后即发生化学反应并固化凝结的一类胶黏剂，

5、也称为水 硬型胶黏剂。此类胶黏剂主要包括石膏、各类水泥等。 5.3.4 化学反应型化学反应型 是指由胶料与水以外的物质发生化学反应固化形成粘接作用的一 类胶黏剂。这类胶黏剂的显著特点是粘接强度高、操作性能好、 可耐800以上的高温等。 5.4.1 骨胶 骨胶属于动物蛋白质胶或氨基酸类胶。为琥珀色、半透明、鱼 眼状颗粒，具有高冻力、低粘度的特性，可用于砂布砂纸、纺 织上浆、电镀抛光、木器家俱、工艺品制作等行业。 5.4 天然胶粘剂天然胶粘剂 生产工艺：将骨料轧碎至平均为18cm大小的碎块，用苯、石油醚等 有机溶剂进行骨油的萃取，使骨料中的脂肪含量降至1以下。然后 在一个转鼓中使骨料相互摩擦，以使

6、表面上残余的肉和筋等分离。再 装入漂白罐中，加水并通入二氧化硫气。二氧化硫溶于水而生成亚硫 酸，除有漂白作用外还有灭菌和酸处理作用。二氧化硫使骨料中的部 分磷酸钙转变为磷酸二氢钙而溶解于水中，这样可使骨质疏松而便于 用水萃取。经二氧化硫处理和水洗即送去萃取。萃取在 0.25MPa左右 的压力下进行，因此温度较高。萃取器一般以68个为一组，定时将 萃取液逐罐逆向流动。从新装料的萃取器抽出的是最浓的萃取液。萃 取液经过滤后再蒸发浓缩到50左右。加入适当的防腐剂后冷却形成 凝胶，烘干成为骨胶。 用途：作粘结剂，用于铅笔铅笔、砂布、砂纸等的粘结及胶合木器、装 订书本等。用于印刷制版及金属铭牌和徽章制造

7、。用作电镀添加 剂。在电镀液中加入少量骨胶可使镀层表面光亮。可作施胶剂，用 于造纸造纸和纺织工业。草帽施上骨胶后，再用甲醛处理，不易变形并可 防水。 5.4.2 虫胶 虫胶：属于球虫亚纲的紫胶虫的分泌物制得的。紫胶虫生长周期 为6个月，终生寄生于树木枝条之上。人们收集这种布满紫胶虫 尸体硬壳的枝条并将上面的紫胶虫分泌物粉碎成片，即得到原始 虫胶生胶生胶。然后将生胶中的昆虫尸体和小木屑去掉，用冷水 洗掉其中的染料成分，经干燥后得到呈现红色到褐色不等的虫胶 原料紫胶紫胶。所有的虫胶最终制品都是由紫胶经过深加工制成 的。 虫胶的用途 食品（水果上光剂、糖果和巧克力的脱模剂和上光剂） 制药工业（片剂包

8、衣） 木制品表面处理（底漆、亮光漆和粗面抛光剂） 电子工业（绝缘体） 印刷油墨，墨水和墨汁 化妆品（睫毛膏的粘合剂、洗发水/发胶的成膜剂、香水 的微胶囊） 研磨剂（砂轮粘合剂） 牙科材料 制帽（加硬处理剂），地板蜡，皮革抛光，烟火，种子 包衣，染料的微胶囊等。 5.5 三醛胶三醛胶 三醛胶系指酚醛树脂胶黏剂、脲醛树脂胶黏剂和三聚氰三醛胶系指酚醛树脂胶黏剂、脲醛树脂胶黏剂和三聚氰 胺甲醛树脂胶黏剂胺甲醛树脂胶黏剂。其中，脲醛树脂胶黏剂和三聚氰胺 甲醛树脂胶黏剂也称氨基树脂胶黏剂。它们主要应用于 木材加工行业。 5.5.1 酚醛树脂的合成、反应及固化机理 1、热塑性酚醛树脂的合成 热塑性酚醛树脂热

9、塑性酚醛树脂是在酸性酸性介质中（pH氢氧化钡氨水；酸催 化能力： 对甲苯磺酸盐酸高氯酸硫酸草酸 5.5.4 酚醛树脂的应用（1）酚醛模塑料 5.5.4 酚醛树脂的应用（2）酚醛丁腈胶粘剂 酚醛丁腈胶粘剂的基本组成: a、酚醛树脂： b、丁腈橡胶：一般选丙烯腈含量为40的丁腈橡胶。 c、溶剂：丙酮、丁酮和乙酸乙酯等。 d、硫化剂及其它添加剂： 硫化体系主要是硫磺硫化体系。常用的促进剂有DM。 填料有碳黑、氧化镁、硅酸钙、石棉、玻璃纤维等。填料 具有补强、提高耐热性、降低成本、调节膨胀系数等作用。 5.5.5 脲醛树脂胶粘剂 1、反应机理 2、影响因素（摩尔比、pH值、原料纯度、反应温度、 反应时

10、间） 3、合成工艺（碱性条件合成、酸性条件缩聚、中性 条件保存） 4、粘接调胶（固化剂、填料、助剂、改性剂） 5.6 醋酸乙烯系胶粘剂醋酸乙烯系胶粘剂 聚醋酸乙烯酯胶粘剂主要是指以醋酸乙烯为主要单体的一类胶黏 剂。 醋酸乙烯的聚合可采用本体聚合本体聚合、溶液聚合溶液聚合和乳液聚合乳液聚合等多种方 法。但用于胶黏剂的一般采用乳液聚合的方法进行生产，其所得 产物称为聚醋酸乙烯乳液胶黏剂聚醋酸乙烯乳液胶黏剂，简称“白乳液”或“白胶白胶”。 5.7 丙烯酸系胶粘剂 常用单体：丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸 辛酯、丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲 基丙烯酸丁酯等。 共聚单体

11、：醋酸乙烯酯、苯乙烯、丙烯腈、顺丁烯二酸二丁酯、 偏二氯乙烯、氯乙烯、丁二烯、乙烯等。 功能单体：（甲基）丙烯酸、马来酸、富马酸、衣康酸、（甲 基）丙烯酰胺、丁烯酸等以及交联单体（甲基）丙烯酸羟乙酯、 （甲基）丙烯酸羟丙酯、N-羟甲基丙烯酰胺、双（甲基）丙烯 酸乙二醇酯、双（甲基）丙烯酸丁二醇酯、三羟甲基丙烷三丙 烯酸酯、二乙烯基苯、用亚麻仁油和桐油等改性的醇酸树脂等。 不同的单体将赋予乳液聚合物不同的性能。 丙烯酸酯系胶粘剂 氰基丙烯酸酯胶粘剂 丙烯酸乳液胶粘剂 丙烯酸溶液胶粘剂 双组分丙烯酸酯胶粘剂 具体的工艺过程为： 分别把组分A和B混合均匀； 在反应器中加入560份蒸馏水，40份烷基酚

12、聚氧乙烯醚，50% 的N-羟甲基丙烯酰胺水溶液，240份单体混合物； 开动搅拌，通氮气20 min； 加入0.5份过硫酸钾和0.5份偏亚硫酸钠，升温至55； 缓慢加入已经混合好的剩余的组分A和B，以及4%的过硫酸钾 40份和4%的偏亚硫酸钠40份；控制反应时间为240 min即得成 品乳液。 上述乳液配以氨水、六羟树脂等可得粘度为20 Pa.s的粘稠乳液， 此乳液即为静电植绒胶粘剂。 丙烯酸溶液聚合方块流程图 5.8 -氰基丙烯酸酯胶粘剂 -氰基丙烯酸酯中由于氰基和酯基具有很强的吸电子性， 所以在弱碱和水存在下，可快速进行阴离子聚合而完 成粘结过程。 世界上第一个商品化的-氰基丙烯酸酯胶粘剂叫

13、做 Eastman910。 -氰基丙烯酸酯胶粘剂的特点：方便、固化快、强度高、 适用性广、电气性能、使用经济、一般耐溶剂性优良。 5.9 环氧树脂胶粘剂 1、环氧树脂的分类：按化学结构分，缩水甘油醚型、缩水甘油 酯型、缩水甘油胺型、线性脂肪族型和脂肪族型。 2、环氧树脂的各种配合剂 固化剂：胺类、酸酐类、树脂类 增韧剂：DBP、DOP、橡胶类 稀释剂： 活性稀释剂：单环氧基或双环氧基化合物。 非活性稀释剂：DOP、DBP、甲苯、二甲苯。 填料：水泥粉、石棉、铜粉 环氧树脂是指分子中含有两个以上环氧基团的高分子化合物。 3、双酚A型环氧树脂： 工业上应用最多的环氧树脂。 双酚A + 环氧氯丙烷

14、环氧树脂 4、固化机理 胺类固化剂包括脂肪胺、脂环胺、芳胺、聚酰胺、双氰双胺等。 它主要是通过活泼氢与环氧基反应，而使树脂固化交联。 酸酐类固化剂也是及其广泛的。其与环氧树脂的反应首先生成羧 基，继而与环氧基加成生成酯基。但是有些酸酐的反应活性较低， 因此在其中也常常加入三级胺以加快固化。 催化型固化剂有叔胺、咪唑及硼化物。催化型固化剂与反应型固 化剂不同，它主要是使环氧基开环，使环氧树脂进行均聚，生成 以醚键为主要结构的均聚物。 5、环氧树脂胶粘剂的配制及使用 糊状胶粘剂 膜状胶粘剂 环氧树脂除直接使用之外，还可以和许多其它的高分子化合 物相配合，以适应不同的要求。如环氧低分子聚酰胺、环 氧

15、尼龙、环氧缩醛、环氧聚砜、环氧酚醛、环氧 聚氨酯、环氧丁腈等。 5.10 聚氨酯胶粘剂聚氨酯胶粘剂 5.11 氯丁橡胶胶粘剂氯丁橡胶胶粘剂 氯丁胶品种、性能及生产厂家氯丁胶品种、性能及生产厂家 型号型号名称名称特点特点生产厂家生产厂家 CX401氯丁胶粘剂氯丁胶粘剂北京椿树橡胶制品厂北京椿树橡胶制品厂 LDN15硬材料粘结剂硬材料粘结剂耐湿、耐老化耐湿、耐老化四川长寿化工厂四川长寿化工厂 长城牌长城牌 202 氯丁胶粘剂氯丁胶粘剂 干燥快、初粘强度干燥快、初粘强度 大、胶膜柔软大、胶膜柔软 上海制笔零件三厂上海制笔零件三厂 XY401胶粘剂胶粘剂无毒、粘性强无毒、粘性强北京橡胶二十厂北京橡胶二

16、十厂 804SPVC地板胶粘剂地板胶粘剂 无毒、无味、耐温、无毒、无味、耐温、 不燃不燃 上海江海化工厂上海江海化工厂 8123PVC地板胶粘剂地板胶粘剂 无毒、耐热、耐低无毒、耐热、耐低 温温 上海汇丽化学材料总厂上海汇丽化学材料总厂 塑料地板胶塑料地板胶 无毒、耐热、耐低无毒、耐热、耐低 温温 北京塑料十厂北京塑料十厂 家用胶粘剂家用胶粘剂耐燃、耐候、耐油耐燃、耐候、耐油河北邯郸粘结材料厂河北邯郸粘结材料厂 5.12 有机硅胶粘剂有机硅胶粘剂 有机硅胶粘剂是以硅氧键为主链的一类聚合物胶粘剂。 它具有耐紫外线辐射、耐臭氧、耐高、低温化学性质 稳定以及突出的耐老化性能。按其结构和性质可分为 有

17、机硅树脂胶粘剂和有机硅橡胶胶粘剂。 硅树脂具有支链结构，在高温下可进一步缩合成为高 度交联的硬而脆的树脂。硅橡胶为线性结构，在固化 剂和催化剂的作用下，可缩合成有若干交联点的弹性 体。 硅橡胶型胶粘剂是有机硅胶粘剂中的重要品种。 其可分为单组分室温硫化硅橡胶和双组分室温硫化硅 橡胶。 单组分室温硫化硅橡胶是由端羟基硅橡胶、交联 剂、填料及其它助剂所组成。使用时，与空气中的湿 气接触，即能固化。 双组分室温硫化硅橡胶由硅橡胶和填料组成一个 组分，交联剂、促进剂等组成一个组分。在使用现场 调配后，进行粘接。 5.13 热熔胶热熔胶 5.13.1 热熔胶的组成 5.13.2 对热熔胶的的要求 5.1

18、3.3 EVA（乙烯-醋酸乙烯酯共聚物）型热熔胶： 目前应用最广泛的热熔胶。 5.13.4 聚酯和聚酰胺型热熔胶 热熔胶是在加热熔融状态下涂布施胶，然后冷却成固 态即完成粘结的一类胶黏剂。 5.14 厌氧胶黏剂 厌氧胶黏剂，即隔绝空气就自行固化的一类胶黏剂。 其由主剂和配合剂组成，主剂是甲基丙烯酸的单酯、 双酯、多元酯或改性酯，或是多种单体树脂的混合物。 配合剂有引发剂、阻聚剂、促进剂、稳定剂、增粘剂、 触变剂、染色剂等。各组分处于精密的平衡之中。一 旦平衡被打破，体系立刻产生大量的活性自由基，而 迅速聚合固化。 5.15 压敏胶黏剂 5.15.1 压敏胶的分类、组成 按化学结构，压敏胶粘剂可分为橡胶型和树脂型。橡胶型压 敏胶粘剂包括天然橡胶、丁基橡胶、丁苯橡胶（SIS）、聚异 丁烯和硅橡胶等。树脂型压敏胶粘剂包括聚烯烃类、丙烯酸 类、醋酸乙烯共聚物类和聚乙烯基醚等。按形态及使用特点 分，压敏胶粘剂有溶剂型、乳液型及热熔型三种。SIS和丙烯 酸树脂是最常用的压敏胶粘剂。 5.15.2 压敏胶粘带的构成及粘附特性 压敏胶粘剂必须满足T (快粘力)A(粘附力)C(内聚力)K(粘 基力) 压敏胶黏剂是可以赋予被粘物一层持久性黏膜的胶黏剂。 5.16 密封胶 密封胶：起密封作用的胶黏剂。如防止气体或液体的 泄漏，防止灰尘、水分的浸入，以及防