胶粘剂(Adhesive)

(2)优点
胶接与其它连接法相比有如下优点： （１）能粘合用其他方法不能连接的物质，如 粘接薄膜、纤维、小颗粒等；

（２）应力分布面广，比采用机械连接易得到更轻、 更牢固的组件。如可以采用夹心板（由蜂窝芯和薄 的铝或镁）制造飞机的机翼、尾翼和机身，可以减 轻飞机的重量、降低疲劳破坏的可能性；





（5）填料 填料的作用是改善粘合性能和降低粘合剂的成本。 填料一般是粉末状或细短纤维状。填料的用量要 合适，否则会导致粘接性能下降。 （6）偶联剂 偶联剂是为了改善粘合剂和被粘物表面之间的 界面强度而使用的助剂。偶联剂是具有反应性基 团的化合物，可与被粘物表面分子形成化学键合。 偶联剂又称增粘剂。 （7）其它助剂 粘合剂组分除上述必需的组分外，有进根据粘料 的结构性质、用途还需加入防老剂、着色剂、引 发剂、促进剂、乳化剂、增稠剂、防老剂、阻燃 剂、稳定剂等组分。

CN CH2 C COOR CH2 CN C COOR
OH-
CN CH2 C
n
COOR
②辅助成分 A、稳定剂： 为防止贮存时发生阴离子聚合而 加入的酸性物质，如：SO2、醋酸铜、P2O5、 对甲基苯磺酸； B、阻聚剂 ：防止贮存时发生自由基聚合，常 用 对苯二酚。 C、增稠剂：为防止使用时流失而加入的高分 子化合物。如：有机玻璃模塑粉。 D、增塑剂：提高胶粘剂的韧性，常用磷酸三 甲酚酯、邻苯二甲酸二丁酯。
9.3合成树脂粘合剂



93.1热塑性树脂胶粘剂 以热塑性树脂是为基料的粘合剂，加热熔融软 化，冷却固化；遇溶剂可溶解，据固化机理不 同分为四类： （1）是通过溶剂挥发实现固化； （2）是通过分散剂挥发实现固化的乳液型黏合 剂； （3）是通过溶体冷却实现固化的热熔胶； （4）是通过化学反应实现固化的反应型胶粘剂。 热塑性树脂胶粘剂机械性能、耐热性能和耐化 学性能较差，但使用方便，有较好的柔软性。

（5）按受力情况分类 结构胶（环氧树脂、酚醛树脂等） 非结构胶（橡胶胶粘剂等）。

9.2胶接的基本原理

9.2.1胶接界面 界面中胶粘剂、底胶和被粘物表面以及吸附层 之间有明显边界。

（1）粘接接头受力情况
（2）接头破坏形式
（3）胶粘剂必需具备的条件 a室温或加热条件下易于流动； b有良好的润湿性； c在一定温度、压力、时间下，能把被粘 接物牢牢地粘接成一整体； d具有足够的强度和良好的力学性质。

主要特点及用途： 优点：黏结强度高、粘度低、使用方便； 成本低、无毒、无污染。 缺点：耐水性、耐热性差；蠕变性较大。 适合于粘接多孔性材料，尤其是木材、 纸制品、家具制造业、装饰装潢业、无 纺布（医院用一次性床单、手术衣）。

（2）聚醋酸乙烯溶液胶粘剂 该类胶粘剂可由单体直接在溶液中聚合 制得，也可将固体聚合物溶于适当溶剂 中制得，常用的溶剂有低级酮、卤代烃。 由于树脂的分子量不高，内聚强度不够， 加之溶剂难以完全挥发，其粘接强度、 耐热性比乳液胶粘剂低。
（３）通过交叉粘接能使各向异性材料的强度、 重量比及尺寸稳定性得到改善，如木材本身不 钧一且对水敏感，经交叉粘接后可变成不翘曲 且耐水的层压板；
（４）粘合剂有许多特殊性能，如电容器、印 刷线路、电动机、电阻器等的粘合面具有电绝 缘性能；

（５）可以粘合异种材料，如铝-纸、铜-钢、 纸-木等。两种金属粘合在一起，粘合物件间有 粘合剂层割开，从而可以防止腐蚀。如两种热 膨胀系数相差显著的材料粘合在一起，柔性的 胶层能降低因温度变化所产生的应力；
（６）粘合方法比其他连接方法（焊接、铆 钉、螺栓等连接）便于施工，且速度快，经 济，美观。
9.1.2胶粘剂的组成

胶粘剂的品种很多，其基本组成由基料， 固化剂，填料，增韧剂，稀释剂，偶连 剂，触变剂，增塑剂等配合而成。
（1）基料 基料又称粘料、 主剂、是决定粘合剂性能主要 组分，能起到胶粘的作用，作为粘料的物质可以 是天然高分子、合成树脂及合成橡胶。天然高分 子有淀粉、蛋白质、天然橡胶等，还有无机材料 如硅酸盐、磷酸盐等。
指以丙烯酸、甲基丙烯酸及其酯或在分子结构中含有 丙烯酸酯的化合物为主体的聚合物或共聚物配制的胶 粘剂。 （1）α—氰基丙烯酸酯胶粘剂 俗称瞬干胶，是产量较小、价格较贵的一类黏合剂， 常用的有501、502、504胶。结构通式：
CN CH2 C COOR
①固化机理： 氨基和酯基具有很强的吸电子性，使α位C带有 部分负电荷，在水或弱碱的催化作用下，易进 行阴离子聚合而完成固化。
9.3.1.1聚醋酸乙烯粘合剂
主要用于木料、纸制品、无纺布、发泡 聚乙烯等的粘接 。 (1)聚醋酸乙烯乳液胶粘剂 结构式：

CH
CH2 n
OCOCH3

合成方法：
由醋酸乙烯在乳化剂存在下进行乳液聚合 （自由基聚合机理）。
主要原料： ①引发剂 ：是水溶性的，如过硫酸铵、 过硫酸钾； ②保护胶体：聚乙烯醇，用来改善胶乳 的贮存稳定性； ③乳化剂：常用阴离子型或非离子型表 面活性剂； ④增塑剂：常用邻苯二甲酸二丁酯。
（3）按固化方式分类 水基蒸发型（如聚乙烯醇和乙烯-醋酸乙烯 酯共聚乳液型胶粘剂）、 溶剂挥发型（如氯丁橡胶胶粘剂）、 热熔型（如棒状、粒状与带状的乙烯-醋酸 乙烯酯热熔胶）、 化学反应型（如α-氰基丙烯酸酯瞬干胶和 酚醛-丁腈橡胶等）、 压敏型。

（4）按用途分类 金属、塑料、织物、纸品、医疗、制鞋、 化工、建筑、汽车、飞机、电子元件等用 胶。还有特种功能胶，如导电胶、导磁胶、 耐高温胶等。 如建筑业的胶粘剂、汽车工业用的胶粘剂、 铸造工业用的胶粘剂、制鞋工业用的胶粘 剂等。

(2)乳液型、溶液型丙烯酸酯胶粘剂 ①乳液型丙烯酸酯类胶粘剂 原料有丙烯酸酯（C4-C8酯）和其它单体（如 甲基丙烯酸、丙烯酸、醋酸乙烯、VC、苯乙 烯），可进行同种单体聚合和不同单体共聚。 特点：耐老化性、耐水性好，耐皂洗、耐磨、 胶膜柔软；主要用于织物方面，如无纺布用、 静电植绒等；还可用于建筑方面作装饰用胶粘 剂和密封剂。

③静电理论 当黏合剂与被黏结材料接触时在界面两侧形成 双电层，粘合力主要来自于双电层的静电引力。

④扩散理论 粘合剂与被粘材料接触时，其分子互相 扩散，在界面发生互溶，导致界面的消 失和过渡层的产生，两聚合物的胶结是 在过渡层中进行的。 ⑤化学键理论 胶粘剂与被胶粘物表面形成化学键，从 而产生化学结合力。化学键能比分子间 的作用能高且稳定。

(2) 粘接的基本原理和过程


粘接接头的强度取决于三个基本因素，即：胶 粘剂的内聚强度、被粘材料的强度和胶粘剂与 被粘材料之间的粘合力。 其粘接过程如下： ①润湿 为使被粘物表面易被润湿 ，需清洗处理，除去 油污； ②胶粘剂分子的移动和扩散 胶粘剂分子按布朗运动的规律向被粘物表面移 动；

R C N
+
R Me CN Me
OH
HO
Me
带双键的橡胶分子双键上的π电子能与金属形 成配价键。
H H C C
+
H Me H
C Me C
（b）共价键 如用聚氨酯胶粘接木材：

H R N C O
+
O C OR
HO
R
R
N
（c）氢键 胶粘剂分子中的-OH可与玻璃、金属氧化层、 陶瓷等上的氧原子共享氢质子而形成氢键结合。

（2）固化剂和固化促进剂 以热固性聚合物为粘料时，必须加入固化剂使 粘合组分交联形成体型结构。 固化促进剂是加速交联反应，缩短固化时间或 降低固化温度的组分。 （3）增塑剂与增韧剂 为了改善胶层柔韧性，提高胶层冲击强度而加 入的配合剂。 （4）稀释剂 稀释剂是为了降低粘合剂粘度、增加粘合剂浸 稳透力而使用的低分子化合物，有些稀释剂还 能降低粘合剂的活性，延长粘合剂的使用期。

CH2 CH m OH + RCHO CH2 CH O CH R CH2 CH O m + H2O
主要产品为聚乙烯醇缩甲醛和缩丁醛。 缩甲醛可用作日用胶水；聚乙烯醇缩丁醛具有良好的柔韧 性、光学透明性，常用于无机玻璃的黏结以制造安全玻璃、 汽车工业的防护玻璃。
9.3.1.3丙烯酸系列胶粘剂


9.1.3胶粘剂的分类
胶粘剂的品种繁多，组分各异，主要的分类方 法有： （1）按化学成分分类 以无机化合物为基料的称为无机胶粘剂，如硅 酸盐、磷酸盐、氧化铅、锡-铅等。以有机化合 物为基料的称有机胶粘剂，分为天然胶粘剂:动 物胶、植物胶、矿物胶和合成胶粘剂:树脂型、 橡胶型、复合型。




(4)胶接界面的结合力 a、物理结合： 机械连接和范德华力（偶极力、诱导 力、色散力和氢键） b、化学结合： 共价键、离子键、金属键。

(5)影响界面结合的因素： a表面化学状态和吸附物； b被粘附物表面的微细结构（粗糙度）； c胶粘剂、底胶分子的链结构、粘度和粘 弹性； d胶粘剂底胶与被粘物表面的相容性； e胶结工艺
9.2.2 粘接的基本原理

(1)几种粘接理论简介 ①吸附理论 物理吸附的范德华力：当两理想平面相距1nm， 吸引力可达10—100MPa; 0.3nm，可达1001000MPa。 只要胶粘剂能充分润湿被粘物表面，并与之达 到良好接触，分子间的引力便产生了胶粘作用。
②机械结合理论 认为粘合力是由于粘合剂渗入被粘物表面的缝 隙或凹陷处，经固化后产生啮合连接。

（3）聚醋酸乙烯共聚物粘合剂 聚醋酸乙烯是一种刚性材料，加入增塑 剂共混可提高其柔韧性，但共混增塑剂 易渗出，不如共聚的作用持久。 可与适 当的单体（乙烯、氯乙烯、丙烯酸、丙 烯酸酯顺丁烯二酸酯等）共聚合；代表 性产品为乙烯-醋酸乙烯的共聚物。