第7章 化学粘合..

7、偶联剂 能同时与极性和非极性物质产生一定结合力的物 质。其结构特点是分子同时具有极性和非极性部分。 其作用是增加了主体材料本身分子间的作用力，提高 了粘合剂的内聚强度；在粘合剂与被粘物之间起到了 一定的“架桥”作用。常用偶联剂有：有机硅烷及其 衍生物类、有机铬、有机钛化合物、多异氰酸酯类等。 8、分散剂 能使粘合剂组分均匀地分散在介质中的物质，属 表面活性剂范畴，是水分散型粘合剂所必需的。
剂是重要材料，其性能对非织造材料的质量和外观起重
要作用，必须根据非织造材料的用途和产品特性以及用 户要求来选择合适的粘合剂。
一、粘合剂种类
粘合剂种类繁多，其分类方法也很多，目
前国内外还没有一个统一的分类标准，根据粘
合剂的特点可作如下分类：

按来源分类 按粘合剂固化后的胶体特性分类 按粘合剂基料物质分类 按外观形态分类 按特殊功能分类
第七章 化学粘合法加固工艺和原理
§ 7- 1 §7-2 §7-3 §7-4 §7-5 粘合剂的种类与作用 粘合剂与非织造材料性能的关系 粘合剂选用的原则 化学粘合法工艺与产品性能 烘燥工艺
在非织造材料的生产工艺中，化学粘合法是其中应
用历史最长、使用范围最广的一种纤网加固方法。虽然
近年来聚合物纺丝成网、水刺、热粘合等非织造生产工
[ CH2 －C ]
COOR2 式中：R1为 －H或－CH3； R2为－ H、－CH3、－C2H5、－C3H7 · · · · · ·
该类粘合剂是一个以碳单键为主链的高分子化合物。它 们的许多性质取决于侧基中的 R1和R2。若R1为－H，即为 聚丙烯酸酯衍生物；若 R1 为－ CH3，即为聚甲基丙烯酸酯 衍生物。一般来说，聚合物的玻璃化温度 Tg 较低，其柔顺 性较好。由于空间位阻效应，甲基丙烯酸酯及其衍生物的 Tg值较高，其性质也较为刚硬。R2中碳直链越长，其非极 性侧基的柔顺性越好，则大分子的柔软性及挠曲性越好， Tg 值也越低。因此分析这类物质的性质时，关键在于掌握 R1及R2的结构特点。
丙烯酸酯类的单体的品种很多，而且其性质各不相同， 但单体之间的相容性很好。因此，丙烯酸酯作粘合剂时， 一般都采用多种单体共聚，通过改变参与共聚的单体品种 及用量来控制粘合剂的性质。
聚丙烯酸酯类粘合剂具有良好的柔软性、
弹性、高透明性和抗皱性，而且耐水、耐溶剂。
在非织造材料生产中应用最为广泛、用量最大。
粘合剂品种
热固型树脂：酚醛；脲醛，聚丙烯酸 双酯等。 热塑性树脂：聚醋酸乙烯，聚丙稀酸 酯，纤维素，聚氰基丙烯酸酯，饱和 聚酯。 橡胶： 丁苯，氯丁，晴基橡胶。 热塑型 树脂： 热塑性树脂：聚醋酸乙烯， 聚丙烯酸酯，环氧 橡胶： 丁苯，氯丁，天然橡胶。 热
溶液
乳液或乳胶
以水为介质，无毒，不 燃烧，蒸发水后成膜形 成粘接，可在乳液中加 填充剂而不影响乳液稳 定性乳液固含量高。
9、引发剂 在一定条件下能分解产生自由基的物质。一般含有 不饱和键的化合物如不饱和聚酯胶、厌氧胶、光敏胶等 都加入引发剂。常用引发剂有过氧化二苯甲酰、过氧化 环己酮、过氧化异丙苯、偶氮二异丁腈等。 10、促进剂(催化剂)
能促进化学反应，缩短固化时间，降低固化温度的
物质。
12、填料 在粘合剂组分中不与主体材料起化学反应， 但可以改变其性能，赋予被粘物质不同功能， 能降低成本的非粘合性固体材料。如金属粉、 石墨粉、炭粉、金属氧化物、石棉粉、玻璃粉、 纤维、布料等。
四、非织造常用粘合剂
非织造材料常用粘合剂绝大多数为分散型
粘合剂，即乳液或乳胶，大多采用浸渍法，也 可用于喷洒法或泡沫法。粉末型粘合剂(热熔 胶)则主要用于热熔粘合衬。而低熔点纤维则 作为热粘合法中的纤维型粘合剂，已在第六章
中作了详细介绍。
(一)聚丙烯酸酯类 聚丙烯酸酯类包括丙烯酸及其酯类以及含有丙烯 酸酯类组分的各种衍生物。其结构式为： R1
G1 X 100 G
式中：X －粘合剂含固量(％) G1－干燥后粘合剂试样质量(g) Ｇ －干燥前粘合剂试样质量(g)
(2)粘度 粘度是物体抵抗流动变形能力的一种量度，它 是评价粘合剂质量的一项重要指标。用作用于 1cm2面积上，并使相距1cm的两层流体的速度相 差1cm/s的粘滞力表示。单位为Pa· s。国家标准 中粘度的测量仪器采用旋转粘度剂。 (3) PH值 某些粘合剂组分中含有酸性物质，会导致一些 被粘物的腐蚀和纤维水解，因此，必须测定粘合剂 的PH值。
3、按外观形态分类
粘合剂按其外观形态可分为溶液、乳液或
乳胶、膏糊、粉末、膜状、泡沫、固体。 化学粘合法非织造材料生产工艺中，使用 最多的不外乎溶液、乳液或乳胶、泡沫。固体 粘合剂在非织造材料生产技术中主要是热熔胶
用于生产浆点或粉点热熔粘合衬布和卫生用品。
粘合剂型态
特点
在适当的有机溶剂或水 中溶解为粘稠溶液。 粘合剂干燥快，初期粘 合力大。
§7-1 粘合剂的种类与作用
几个同类或不同类的固体，由于介于两者表面的另 而介于两固体表面间的物质称为粘合剂。粘合剂又称为 胶粘剂、粘结剂或粘着剂。凡具有良好的粘合性能，可 把两个相同或不同的固体材料连接在一起的物质，都可 称为粘合剂。化学粘合法生产非织造材料工艺中，粘合
一种物质的作用而牢固地结合起来，这种现象称为粘合，
热塑性粘合剂为线性结构，一般通过溶剂挥发、 遇溶剂会溶解，凝聚强度较低，耐热性能较差。如聚丙 烯酸酯、聚醋酸乙烯、聚乙烯醇等。
熔体冷却和乳液凝固的方式事先固化。其胶体受热软化，
热固性粘合剂为网状体形结构，受热不软化，遇溶剂
不溶解，具有较高的凝聚强度，而且耐热、耐介质腐蚀、 抗蠕变，但冲击强度和剥离强度较低。如酚醛树脂、环 氧树脂等。
粉末
水溶性树脂在使用前加 热塑型树脂：乙烯或丙烯基聚合物。 溶剂（水或有机溶剂）， 热固型树脂：酚类热固化树脂。 制成溶液。价格低，适 天然物： 淀粉，酪朊，虫胶。 合于热压加工。
5、按特殊功能分类
粘合剂除了具有将物与物表面之间相互粘
合、物体加固的功能之外，还可以通过添加具
有功能性的填料或使主体材料具有功能性，以
2、工艺性能 (1)热敏凝聚作用 采用水相乳液型粘合剂浸渍纤网，烘燥时， 在除去水分的同时，部分粘合剂会出现泳移， 由于泳移将导致粘合剂在非织造材料上的分布 不匀和分层，因此，为了减少粘合剂的泳移， 常在粘合剂中加入热敏剂，使其能在较低温度 下促进胶乳凝聚，从而能成功控制粘合剂的泳 移。
(2)成膜性 粘合剂乳液由分散相成为连续相的过程称为成 膜。成膜一般经历四个步骤。首先是乳液水分挥发，粒 子相互接触；其次是乳液粒子间接触面增大，粒子变形， 产生粘性流动并开始产生连续相薄膜；三是乳液中的助 剂逐渐离开乳液粒子表面或溶解于聚合物中，而聚合物 则由于高度自粘性而相互结合成均匀牢固的薄膜；四是 形成薄膜后，胶膜结构继续变化，导致连续相的进一步 加强。 各种粘合剂有不同的最低成膜温度，它与聚合物的 玻璃化温度有关，聚合物的玻璃化温度高，其成膜温度 也高。对非织造材料的化学粘合法工艺而言，粘合剂在 纤网中不应该成连续薄膜状，而应该为点粘合。因此， 可利用不同成膜温度的聚合物掺混及应用预凝胶工艺， 来达到纤网点粘合的目的。
BASF公司开发的超低甲醛含量的丙烯酸酯粘
合剂，其游离甲醛含量 <20ppm，大大低于 同类粘合剂，可使用于医疗卫生材料上。
(二)乙烯类聚合物 1、聚醋酸乙烯酯类 醋酸乙烯酯均聚物又称白胶或白乳胶，对纤维素 材料和多孔性材料有较好的粘合性能，其结构式为： [ CH－CH2 ]n
达到压敏、导电、导热、导磁、耐高温、超低 温等目的。
For reference
特殊功能粘合剂
功 能 粘 合 剂 主 体 成 份 特殊填料、副料及添加剂 石墨粉、炭粉 金属粉(银、铜、铝金) 金属粉(银、铜、铝金)、 氧化粉(氧化铍) 羰基铁粉、铝粉等
百度文库
导电
导热 导磁 耐高温
环氧树脂、酚醛树脂 丙烯酸树脂、聚氨酯、聚酯 一般以液体丁腈橡胶改性环氧树脂 环氧树脂等 有机硅聚合物、含芳杂环聚合物及无机物 (氧化铜) 环氧树脂改性聚氨酯、聚氨酯、尼龙改性 环氧树脂等 橡胶型：聚异丁烯橡胶、丁基橡胶、丁苯 橡胶 树脂型：丙烯酸酯、硅、氟树脂 树脂单体或预聚体为主料，加入光敏剂、 经光催化聚合固化
超低温
压敏
基材(布、纸、塑料膜等)、 隔离剂
光敏
葡萄糖衍生物—淀粉，糊精，阿拉伯树胶，海藻酸钠等 天然类 粘合剂 氨基酸衍生物—植物蛋白，酪朊，血蛋白，骨胶，鱼胶 天 然 树 酯 —木质素，单宁，松香，虫胶，生漆 酚醛树脂，间苯二酚甲醛树脂，尿醛树 热固型— 脂，不饱和聚酯，聚异氰酸酯，丙烯酸 双酯，有机硅等 热塑型— 合成类 粘合剂 聚醋酸乙烯酯，聚氯乙烯-醋酸乙烯酯 ，聚丙烯酸酯，聚苯乙烯，聚氯乙烯， 聚乙烯，聚酰胺，聚氨酯等。 丁晴橡胶，丁苯橡胶，丁基橡胶，氯丁橡胶， 硅橡胶，聚氨酯橡胶等。 再生型—再生橡胶。
艺的迅速发展和粘合剂生产技术的缺陷(主要是环境保
护、人体健康方面的影响)，限制了化学粘合法的发展
生产成本较低等优点，在整个非织造材料生产中仍占有 很大比例，受到了生产厂商和行业技术人员的重视。随 着无毒副作用的“绿色”化学粘合剂的出现，化学粘合
速度，但由于这种方法具有工艺灵活多变、产品多样化、
法技术一定会得到进一步的发展。
粘合剂
树脂型
橡胶型
复合型 —酚醛-聚乙稀醇缩醛，酚醛-氯丁橡胶，环氧-酚醛 ， 醋酸乙烯共聚物，丙烯酸酯共聚物，丁二烯-苯乙烯 共聚物，羧基丁二烯丙烯腈共聚物等.
二、粘合剂组成 粘合剂是由多种成份构成的混合物，除 主体材料(基材)外，还应根据不同特性和产品 需要，添加若干种辅助材料，包括固化剂、溶 剂、增塑剂、乳化剂、增稠剂、偶联剂、分散 剂、络合剂、引发剂、发泡剂、填料等。
三、粘合剂的性能指标
粘合剂的性能分为工艺性能、物理机械性
能和化学结构性能。其中化学结构性能主要与 组成粘合剂的聚合物成份及分子结构有关，而 对于粘合剂的应用者来说，更多的应考虑其基 本的理化性能和工艺性能。
1、基本物理性能 (1)含固量 在规定条件下，测得粘合剂中非挥发性 物质的重量百分数。其公式如下：
(4)玻璃化温度 是高聚物从玻璃态向高弹态转变的温度，也就是高 聚物链段开始发生运动的温度。它与粘合剂成膜后的手 感有密切关系。玻璃化温度越高，手感越硬；反之，手 感越软。这是粘合剂制造商所掌握的一项重要技术数据。 试验表明，不同粘合剂的扭曲模量与温度的关系是 一组近似平行的曲线，而且扭曲模量为300kgf/cm2 时对应的温度和粘合剂的玻璃化温度非常接近。因此， 难以测量的玻璃化温度，可通过测扭曲模量为 300kgf/cm2时对应的温度来获得。通常： Tg=T300+7~9(℃)
1、基材 即主体高分子材料，是赋予粘合剂胶粘性的根本成 份。其流变性、极性、结晶性、分子量及分布等对粘合 剂的物理机械性能起主要作用。 2、固化剂 是一种可使单体或低聚物变为线型高聚物或网状体 型高聚物的物质，也可称为交联剂或硫化剂。常用固化 剂有过氧化物、多异氰酸酯化合物、环氧化合物、多元 羧酸等。 3、溶剂 有些粘合剂需用溶剂，这些溶剂是能与粘合剂主要 成份相溶的低粘度液体物质，包括水、有机或无机溶剂。
1、按来源分类 可分为天然粘合剂和合成粘合剂。 天然粘合剂，就是其组成的原料主要来 自天然，如虫胶、动物胶、淀粉、糊精、甲壳 质以及天然橡胶等。 合成粘合剂，就是由合成树脂或合成橡胶 为生产原料配制而成的粘合剂，如环氧树脂、 酚醛树脂、氯丁橡胶和丁腈橡胶等。
2、按粘合剂固化后的胶体特性分类
可分为热塑性粘合剂和热固性粘合剂。
4、增塑剂 是一种能降低高分子化合物玻璃化温度和熔融温度， 改善胶层脆性、增进熔体流动性的物质。其主要作用为 能“屏蔽”高分子化合物的活性基团，减弱分子间作用 力，增加高分子化合物的韧性、延伸率和耐寒性，降低 其内聚温度和弹性模量。常用增塑剂有邻苯二甲酸酯类、 磷酸酯类、癸二酸酯类、液体橡胶类等。 5、乳化剂 能使两种或两种以上互不相溶(或部分相溶)的液体 形成稳定的分散体系(乳化液)的物质。它属于表面活性 剂的范畴，是水分散型粘合剂不可缺少的助剂。 6、增稠剂 能增加粘合剂表观粘度，减少流动性的物质。常用 增稠剂有酪素、甲基纤维素、丙烯酸树脂、气相二氧化 硅等。