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行業新聞 分類
膠黏劑主要成分的超詳細介紹

  膠黏劑的組成因其原料的來源和用途不同而存在很大差異。天然膠黏劑的組成比較簡單,多為單組分;而合成膠黏劑則較為復雜,除了起基本粘接作用的物質之外,為了滿足特定的使用功能還需要加入各種配合劑。例如,為了加速固化、縮短粘接時間、降低反應溫度,可以加入催化劑、促進劑等;加入防老劑則能夠提高耐大氣老化、熱老化、臭氧老化等;加入填料不僅可以增加強度,還可以降低成本;而增塑劑或增韌劑的加入則能夠降低膠層剛性,增加韌性;稀釋劑的加入則可以降低黏度、改善施工性能。

  一般來講,膠黏劑包括主料、輔料和助劑等部分。其中主料主要有黏料(膠料)和固化劑,有了這兩種原料,膠黏劑就能起到一般的粘接作用。當然,對于有些膠黏劑來說,在一定的外部條件下,無固化劑也能固化,如升高溫度。輔料與助劑主要包括:促進劑、增韌劑、增塑劑、增稠劑、稀釋劑、防老劑、阻聚劑、偶聯劑、引發劑、光敏劑、消泡劑、防腐劑、填充劑、溶劑等。除膠料是必不可少的外,其余的組分要視具體要求而定。

主料

 ?。?)膠料 

  膠料也稱為基料或黏料,是使兩個被粘物結合在一起時起主要作用的組分,它決定著膠黏劑的基本性能??捎米髂z黏劑的膠料的有天然高分子化合物、改性天然高分子化合物、合成高分子化合物、有機化合物、無機化合物等多種。

 ?、偬烊桓叻肿踊衔铩】捎糜谂渲颇z黏劑的天然高分子化合物有淀粉、糊精、桃膠、阿拉伯樹膠、骨膠、皮膠、明膠、魚膠、蟲膠、植物蛋白、酪素、血粉、松香、瀝青、天然橡膠等。②改性天然高分子化合物 一些天然高分子化合物經過適當的化學改性,可以用作膠黏劑的膠料,如硝酸纖維素、醋酸纖維素、羧甲基纖維素、松香酚醛樹脂、改性淀粉、氯化橡膠等。③合成高分子化合物 合成高分子化合物是膠黏劑當中性能最好、用量最多的膠料,包括合成樹脂、合成橡膠、熱塑性彈性體等。④有機化合物 有些合成膠黏劑的主要成分并不是高分子化合物或預聚體,而是低分子的有機化合物(或稱為單體),但最終產物是高分子化合物,瞬間膠黏劑和厭氧膠黏劑便屬于此類。⑤無機化合物 硅酸鹽、硝酸鹽、硼酸鹽、磷酸鹽、氧化鎂、氧化鋅等無機化合物能夠配制無機膠黏劑,無機膠黏劑具有獨特的耐高溫性能。

 ?。?)固化劑 

  對于某些類型的膠黏劑,固化劑對膠黏劑的性能有著重要的影響,應根據膠黏劑中黏料的類型、粘接件的性能要求、具體的工藝方法、環保問題、健康危害和價格等選擇較為理想的固化劑。

  固化劑又叫硬化劑、熟化劑,是膠黏劑中最主要的配合材料。它直接或者通過催化劑與主體聚合物進行反應,在較短的時間內能將可溶、可熔的線型結構高分子化合物轉變為不溶、不熔的體型結構,同時,固化劑參與化學反應而成為固化物的一部分。固化劑分子的引入,使分子間距離、形態、熱穩定性、化學穩定性等都發生了顯著變化。對于一些樹脂如環氧樹脂、脲醛樹脂等固化劑是不可缺少的。

輔料與助劑

 ?。?)促進劑

  凡能加快膠黏劑固化反應速率的物質,均可稱為促進劑。促進劑的加入能加速膠黏劑中主體聚合物與固化劑反應、縮短固化時間、降低固化溫度、減少固化劑用量以及調節膠黏劑中樹脂的固化速率。同時,促進劑的加入還可改善物理機械性能。例如:DMP-30可使環氧-聚硫-低分子聚酰胺膠黏劑低于15℃也能固化;2-乙基-4-甲基咪唑可降低雙氰胺固化環氧樹脂的溫度。

 ?。?)增塑劑與增韌劑

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  增塑劑是一類能增加膠黏劑的流動性,并使膠膜具有柔韌性的高沸點、難揮發性液體或低熔點的固體。增塑劑的黏度低、沸點高,因而能增加樹脂的流動性,有利于浸潤、擴散和吸附。增塑劑一般不與膠黏劑的主體成分發生化學反應,可以認為它是一個惰性的樹脂狀或單體狀的“填料”,在固化過程中有從體系中離析的現象,靠削弱聚合物分子間力的物理作用來減低脆性,增加韌性,但膠黏劑膠膜的剛性、強度、熱變形溫度都會出現下降。增塑劑與膠黏劑的組分必須有良好的相容性,以保證膠黏劑性能穩定耐久。常用的增塑劑有:鄰苯二甲酸二甲酯、鄰苯二甲酸二乙酯、鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二戊酯、鄰苯二甲酸二辛酯、磷酸三乙酯、磷酸三丁酯等。

 ?、谠鲰g劑

  增韌劑是一種含有活性基團、能與樹脂發生作用的化合物,能與膠料起反應成為固化體系的一部分,但固化后又不完全相容,有時甚至還要分相。增韌劑能改進膠的剪切強度、剝離強度、低溫性能和柔韌性。增韌劑的活性基團直接參加膠料反應,既能改進膠黏劑的脆性、開裂等缺陷,又不影響膠黏劑的主要性能,同時還能提高膠的沖擊強度和伸長率。如端羧基液體丁腈橡膠(CTBN)就是環氧樹脂優良的增韌劑,環氧樹脂-CTBN體系120℃固化后剝離強度為4.4~13.2kN/m,剪切強度27~41MPa。常用的增韌劑有如下幾種:不飽和聚酯樹脂、聚硫橡膠、丁腈橡膠、液體丁腈橡膠、氯丁橡膠、聚氨酯等。

 ?。?)稀釋劑與溶劑

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  稀釋劑是一種能降低膠黏劑黏度的易流動液體。加入稀釋劑可以使膠黏劑具有良好的浸透力,能提高濕潤性、改善膠黏劑的工藝性、降低膠黏劑的活性,從而延長膠黏劑的使用期。稀釋劑大致分為兩類,即能參與固化反應的活性稀釋劑和只發生物理混合的揮發或不揮發的非活性稀釋劑?;钚韵♂寗┑姆肿又泻谢钚曰鶊F,在稀釋膠黏劑的過程中要參加反應,并有氣體逸出,能夠改善膠黏劑的某些性能?;钚韵♂寗┒嘤糜诃h氧樹脂膠黏劑中,其他類型的膠黏劑使用較少。非活性稀釋劑在稀釋過程中不參加反應,僅達到機械混合和降低黏度的目的。加入稀釋劑后可以加入更多的填料,以改變膠黏劑性能,也能降低成本。

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  是指能夠降低某些固體或液體分子間力,而使被溶物質分散為分子或離子的液體,是溶劑型膠黏劑不可缺少的組分。一般的有機溶劑都有一定的毒性、易燃性、易爆性,對環境有污染,對安全有隱患。因此,溶劑型膠黏劑正逐步受到限制。溶劑在橡膠膠黏劑中用得較多,在其他膠黏劑中用得極少。它的作用與非活性稀釋劑的作用基本相同,只是在稀釋的程度上有所差別。在膠黏劑中加入不同的溶劑,膠黏劑的黏度不同,物理性能也不同。

 ?。?)填料

  填料是膠黏劑重要的配合劑之一,對于改進膠黏劑的性能和降低產品成本有著十分重要的作用。具有補強、增稠、增容、阻燃、耐磨、增大硬度、降低收縮性、減少熱膨脹系數,增加導熱性、導電性、觸變性,提高耐水性、耐熱性、耐老化性、延長適用期等多種功能。一般情況下,填料不與膠料、固化劑等組分發生化學反應,其主要作用如下。

 ?、偬岣吡W性能

  常用的填料,如金屬粉末、金屬氧化物等均可提高膠黏劑的壓縮強度、尺寸穩定性,降低收縮率。但也會降低膠黏劑的某些性能,如剝離強度等。橡膠中加入炭黑、白炭黑、碳酸鈣等可提高拉伸強度、硬度和耐磨性。②賦予膠黏劑新的功能 膠黏劑中加入銀粉制成導電膠;用羰基鐵粉制造導磁膠;用銅、鋁粉作填料,改善膠黏劑的導熱性;環氧樹脂中加入鉻酸鋅,可提高強度的保持率,在填料中加50%的三氧化銻,可增強抗氧化破壞能力;加入Zr(SiO3)2可降低環氧樹脂的吸水性;加入氣相SiO2可改善膠黏劑的觸變性,改善工藝操作性能。

 ?、蹨p小接頭應力

  固化反應經常是放熱反應,填料可以防止局部過熱;粘接過程多數情況產生固化收縮,填料可以調節收縮,如脲醛樹脂中加入面粉生產粘接板時,可以提高膠液的黏度,防止膠液向木材內過度浸透,造成缺膠和透膠。④改善操作工藝 膠黏劑可以通過填料增稠獲得觸變性,可以調節固化速率,延長使用壽命,利于操作施工。填料用量要適當,既要提供相應的功能,又要保證膠黏劑配方的整體優越性。在調膠配方中,填料會使膠黏劑的黏度增大,操作困難,膠液混合不勻,膠黏劑與被粘物的浸潤性變差,導致粘接強度降低。

 ?。?)偶聯劑

  在粘接過程中,為了使膠黏劑和被粘物表面之間形成一層牢固的界面層,使原來直接不能粘接或難粘接的材料之間通過這一界面層使其粘接力提高,這一界面層的成分稱為偶聯劑。

 ?。?)其他助劑

  為滿足某些特殊要求,改善膠黏劑的某一特性,有時還加入一些特定的添加劑。加入防老劑以提高耐大氣老化性;加入防霉劑以防止細菌霉變;加入增黏劑以增加膠液的黏附性和黏度;加入阻聚劑以提高膠液的貯存性;加入阻燃劑以使膠層不易燃燒,提高粘接制品的耐燃性。它們不是必備的組分,依據配方主成分的特性和膠黏劑的要求而定。



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