膠粘劑

膠接（粘合、粘接、膠結、膠粘）是指同質或異質物體表面用膠粘劑連接在一起的技術，具有應力分布連續，重量輕，或密封，多數工藝溫度低等特點。膠接特別適用于不同材質、不同厚度、超薄規格和復雜構件的連接。膠接近代發展最快，應用行業極廣，并對高新科學技術進步和人民日常生活改善有重大影響。因此，研究、開發和生產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或異質的制件（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，統稱為膠粘劑或粘接劑、粘合劑、習慣上簡稱為膠。

分類方法

1.按應用方法可分為熱固型、熱熔型、室溫固化型、壓敏型等.

2.按應用對象分為結構型、非構型或特種膠.屬于結構膠粘劑的有：環氧樹脂類、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型、乳液型、反應和熱熔型四種.

4.合成化學工作者常喜歡將膠粘劑按粘料的化學成分來分類.

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、膏狀和固態三類。

7.按組分分類：單組分，雙組分，反應型。

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、偶聯劑、引發劑、增稠劑、防老劑、阻聚劑、穩定劑、絡合劑、乳化劑等，根據要求與用途還可以包括阻燃劑、發泡劑、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，主導膠粘劑粘接性能，同時也是區別膠粘劑類別的重要標志。主劑一般由一種或兩種，甚至三種高聚物構成，要求具有良好的粘附性和潤濕性等。可作為粘料的物質有：

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型或體型結構，增加膠層內聚強度而加入固化劑(它們與主體粘料反應并產生交聯作用);為了加速固化、降低反應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、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.偶聯劑

7.其他助劑：引發劑、促進劑、增粘劑、阻聚劑、穩定劑、防老劑、絡合劑、乳化劑。

產品列舉

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-環氧樹脂、環氧-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、環氧-丁腈膠、環氧-聚硫膠等類

膠粘劑產品

硬化膠、灌封膠、硅橡膠、聚氯乙烯膠、通用環氧膠、改性環氧膠、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、引發劑、促進劑、增塑劑 、增韌劑 、軟化劑、增粘劑 、發泡劑、交聯劑 、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

膠粘劑制作設備

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

膠粘劑包裝

打碼機、標簽機、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、塑料及復合材料包裝、打包及其它耗材

應用理論

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，影響因素復雜的一類技術，而現有的膠接理論都是從某一方面出發來闡述其原理，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，界面分子之間便產生相互吸引力，使分子間的距離進一步縮短到處于最大穩定狀態。

根據計算，由于范德華力的作用，當兩個理想的平面相距為10&Aring；時，它們之間的引力強度可達10-1000MPa；當距離為3-4&Aring；時，可達100-1000MPa。這個數值遠遠超過現代最好的結構膠粘劑所能達到的強度。因此，有人認為只要當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生。

膠粘劑的極性太高，有時候會嚴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作用。

化學鍵形成理論

化學鍵理論認為膠粘劑與被粘物分子之間除相互作用力外，有時還有化學鍵產生，例如硫化橡膠與鍍銅金屬的膠接界面、偶聯劑對膠接的作用、異氰酸酯對金屬與橡膠的膠接界面等的研究，均證明有化學鍵的生成。但化學鍵的形成并不普通，要形成化學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鍵。況且，單位粘附界面上化學鍵數要比分子間作用的數目少得多，因此粘附強度來自分子間的作用力是不可忽視的。

弱界層理論

當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。又如，當中含雜質能溶于 熔融態膠粘劑，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生弱界面層（WBL）。產生WBL除工藝因素外，在聚合物成網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現象中產生界層結構的不均勻性。不均勻性界面層就會有WBL出現。這種WBL的應力松弛和裂紋的發展都會不同，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，當它們相互緊密接觸時，由于分子的布朗運動或鏈段的擺產生相互擴散現象。這種擴散作用是穿越膠粘劑、被粘物的界面交織進行的。擴散的結果導致界面的消失和過渡區的產生。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）轉移到接受體（如聚合物），在界面區兩側形成了雙電層，從而產生了靜電引力。

在干燥環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生較明顯的影響。而雙電層棲移電荷產生密度的最大值只有1019電子/厘米2（有的認為只有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，但決不是起主導作用的因素。

機械作用力理論

從物理化學觀點看，機械作用并不是產生粘接力的因素，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，固化后在界面區產生了嚙合力，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化生產流水線起了很大的推動作用。

②結構件的粘接。結構件粘接是指那些能夠承受較長時間的負荷和較大應力物體的粘接，比如建筑物、車輛、艦船、飛機、宇宙飛行器等結構件的粘接。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。表現在水壩或橋梁的修建、造船工業和國防工業中，它可以把陸地上的預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。這種產品用于商品標簽的粘貼、紙箱的封緘、線束的捆扎和高光潔金屬板表面的保護等。

⑨醫用粘接。醫用膠粘劑已成為醫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，骨骼連接等方面能發揮很好的作用。

⑩此外，還有用于電子器件引線的導電粘接，有以銀粉為導體的導電膠。用于光學玻璃粘接的高透明度的光學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構和被粘物的表面結構以及它們之間相互作用有關。從膠接體系破壞實驗表明，膠接破壞時也現四種不同情況：

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.內聚力破壞：破壞發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，也與聚合物粘料的分子之間的作用力有關。

高聚物分子的化學結構，以及聚集態都強烈地影響膠接強度，研究膠粘劑基料的分子結構，對設計、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. 每種產品均有儲存期，根據國際標準及國內標準，儲存期指在常溫（24℃）情況下。丙烯酸酯膠類 為20℃。

b. 對丙烯酸酯類產品，如溫度越高儲存期越短。

c. 對水基類產品如溫度在零下1℃以下，直接影響產品質量。

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，更應考慮耐久性好。

d. 高溫固化的膠粘劑性能遠遠高于室溫固化，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）除了應急或小面積修補和連續化生產外，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、光學環氧膠，飽和聚酯膠，聚乙烯醇縮醛膠。

c.膠粘劑不應對被粘物有腐蝕性。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，使用前一定要充分攪拌均勻。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.粘接接頭設計的好壞，決定粘接強度高低。

f.膠粘劑使用時，一定要現配現用，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.對溶劑型產品，涂膠后，一定要涼置到不大粘手為宜，再進行粘合。