胶黏剂的开发与生产

前言随着社会经济的发展，人们生活水平的提高，胶黏剂在人们的日常生活和生产中发挥着越来越重要的作用。

由于胶黏剂具有应用范围广、，使用简便、，经济效益高等特点，因此无论是在高精尖技术中还是在一般的现代化工业中，胶黏剂都发挥着极其重要的作用。

目前，胶黏剂已经形成了一个完整的独立的工业部门类，广泛应用于建筑、木材﹑装饰﹑织物﹑纸品﹑医疗﹑制鞋﹑汽车和航空航天等领域。

随着科学技术的发展，我国胶黏剂工业生产技术水平有了较大的提高，根据我国胶黏剂市场的供需情况，未来胶黏剂的发展方向主要是环保型﹑高性能﹑高附加值﹑节能型的胶黏剂新产品。

因此，研究与开发胶黏剂的配方与工艺设计技术，实现胶黏剂生产的集约化和规模化，增强民族企业的市场竞争力，对发展国民经济有着重要意义。

本文全面系统的介绍了各类胶黏剂的配方工艺设计原理，方法与技术等做了充分的介绍，在整个过程中，遵循产品的需求、方案、选择、生产的开发步骤。

目录第一章设计胶黏剂的基础知识 (3)1.1 概述 (3)1.2胶黏剂的分类和基本组成 (3)1.2.1胶黏剂的定义 (3)1.2.2胶黏剂的分类 (3)1.2.3胶黏剂的基本组成 (4)第二章胶黏剂的开发需求 (5)2.1概述 (5)2.2制备胶黏剂时需要考虑的问题 (5)2.2.1被粘材料的化学性质 (5)2.2.2被粘材料的物理性能 (5)2.2.3胶黏剂的效能 (6)2.3考虑工艺上的可能性 (6)2.4考虑是否经济和原料来源难易 (6)第三章方案选择 (7)3.1概述 (7)3.2方案比较 (7)3.2.1瓷砖胶黏剂的性能 (7)3.2.2环氧树脂胶粘剂的优点 (7)3.3决定方案 (8)3.4环氧树脂固化机理 (8)3.5环氧树脂的配制与使用 (9)3.5.1环氧树脂的助剂 (9)3.5.2环氧树脂的配置与使用 (10)3.6绿色环氧胶黏剂配方设计 (11)第四章胶黏剂生产工艺过程 (13)4.1概述 (13)4.2 环氧树脂的合成原理 (13)4.3．环氧树脂的生产工艺过程： (13)4.4包装 (14)参考文献 (16)第一章设计胶黏剂的基础知识1.1 概述胶黏剂是现代工业发展和人类生活水平提高必不可少的重要材料，粘接技术以其他连接方式无与伦比的特种工艺，在现代经济，现代国防，现代技术中发挥着重大作用。

目前，胶黏剂已经渗入到现代工业和日常生活当中，它为工业提供了新颖实用的工艺，为人类营造了多姿多彩的生活。

胶黏剂与粘接技术在结构连接、装配加固、减振抗震、减重增速、装修装饰、防水防腐、应急修复等方面的作用越来越大，特别是在节能、环保、安全以及新技术、新工艺的开发中已成为重要的工程材料和工艺方法。

1.2胶黏剂的分类和基本组成1.2.1胶黏剂的定义通过界面的粘附和物质的内聚等作用，能使两种或两种以上的制件或材料连接在一起的天然的或合成的、有机的或无机的一类物质，统称为胶黏剂，又叫做粘合剂，习惯上称之为胶。

简而言之，胶黏剂就是通过黏合作用，能使被粘物结合在一起的物质。

“胶黏剂”是通用的标准术语，亦包括其他一些胶水、胶泥、胶浆、胶膏等。

应当明确，不能认为任何一种物质都能用作胶黏剂，它必须满足如下几点要求：①无论出于何种状态，当涂布时都应呈现液态；②对被粘物表面都能够完全铺展，充分湿润；③必须能够通过某种方式而使液体转变为固体或凝胶状态，形成坚韧而稳定的胶层；④固化后应有一定的强度，能够可靠连接，传递应力，抵抗破坏；⑤可耐0℃以上的温度，并要经受一定的时间考验。

1.2.2胶黏剂的分类按胶黏剂的主体化学成分或基料可将其分为：无机胶黏剂和有机胶黏剂两大类。

有机胶黏剂又分为天然型和合成型。

按表观物理形态分，即根据市场上所售胶黏剂的外观可分为：溶液型、水基型、膏状或糊状型、固体型、膜状型五种。

按固化方式分类，胶黏剂在粘接过程中一般均要求固化，所以以此可划分为：水基蒸发型、溶剂蒸发型、热熔型、化学反应型、压敏型。

按受力情况分为结构胶黏剂和非结构胶黏剂。

结构胶黏剂可以用于受力结构件的连接。

一般静态剪切强度要求大于9.807MPa，有时还要求较高的均匀剥离强度等。

按其用途分类，主要有金属、塑料、织物、纸品、医疗、制鞋、木工、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、减震胶、半导体胶、牙科用胶、医用胶等。

按生产工艺特点分类，这是一种新的分类方法。

根据胶黏剂的生产技术结合其配方工艺设计特点，可将胶黏剂分为：乳液型合成胶黏剂、溶剂型合成胶黏剂、双组分胶黏剂、无溶剂型胶黏剂、复配型胶黏剂、环保型胶黏剂以及特种胶黏剂。

1.2.3胶黏剂的基本组成胶黏剂的组分包括基料、固化剂、溶剂、增塑剂、填料、偶联剂、交联剂、促进剂、增韧剂、增粘剂、增稠剂、稀释剂、防老剂、阻聚剂、阻燃剂、引发剂、光敏剂、消泡剂、防腐剂、稳定剂、络合剂乳化剂等。

需要强调指出，并非每种胶黏剂都含上述各个组分，除了基料是必不可少的成分之外，其他情况则视性能要求和工艺需求需要决定取舍。

第二章胶黏剂的开发需求2.1概述胶黏剂品种繁多，性能各异，如何根据被粘材料的性质接头的用途及环境应力和体系固化时许可的工艺条件，来正确的选择制备怎样的胶黏剂是非常重要的。

粘接技术涉及被粘物胶黏剂工艺方法，受力状态，环境因素等。

实际上被粘物有不同的表面性质，胶黏剂有不同的粘接性能，工艺上有不同的具体要求，粘接件有不同的受力类型，使用时有不同的环境条件，这些复杂的情况绝不能随意采用一种胶黏剂进行粘接。

所以必须掌握一定的选用原则。

而我们在考虑这类问题时，希望能有一种“万能胶”能够供人们随意使用。

2.2制备胶黏剂时需要考虑的问题制备胶黏剂时要考虑诸多因素，下面就其各主要方面做一下介绍，这样有助于我们选择更好的制备方案。

2.2.1被粘材料的化学性质首先是被粘材料的分子结构。

根据所含基团的类型，看胶黏剂是否与其起化学反应，这样可以提高接头的粘接强度。

其次，看被粘材料的极性。

材料的极性大小主要是由其分子结构的正负电荷重心程度所决定，强极性材料常见的有金属、玻璃、陶瓷、云母和含有极性基团的聚合物等，这类物质原则上应选用极性胶黏剂。

所以在选择胶黏剂的时候一定要看好两者的极性。

最后，还要考虑被粘物的种类和性质。

对被粘物的了解越透彻，选用的胶黏剂会越合适，粘接的效果会更好，才会更好地设计方案。

2.2.2被粘材料的物理性能被粘物料的表面张力，胶黏剂的临界表面张力应小于被粘材料的临界表面张力，这是选择胶黏剂的重要原则之一。

如果被粘物的表面张力很低时，这类材料属于很难粘的材料，必须经过特殊的表面处理。

还有被粘物的溶解度参数。

最好应该和胶黏剂的溶解度参数相近。

而被粘物的脆性和刚性，被粘材料的弹性和韧性都是应该被考虑的因素。

2.2.3胶黏剂的效能胶黏剂的工艺组成不同，效能也不同，包括状态、粘度、试用期、固化条件、粘接强度、使用温度、收缩率、线膨胀系数、耐蚀性、耐水性、耐油性、耐介质性和耐老化性等，这些是选用胶黏剂时必须考虑的因素。

粘接强度是首先要考虑的指标，是选择胶黏剂的重要依据，但是不能离开实际的工作状况，若盲目强调，也是不合适的。

制备胶黏剂的时候还要考虑粘接接头的功能要求，一般包括机械强度、耐热、抗油、防水、导电等特性，以及耐环境应力的功能要求。

例如：光学特性，光学零件用胶，除了具有的粘接强度外，必须满足透光率的需求，一般都在90%以上。

2.3考虑工艺上的可能性胶黏剂的品种不同，其粘接的工艺也不同。

有的需要室温固化，有的需要加热固化，有的需要加压固化，有的需要加温加压固化，有的要固化很长时间，有的需要固化几秒钟……。

制备胶黏剂时不能只看强度高、性能好还要考虑胶黏剂是否具备所要求的工艺条件，例如酚醛-丁腈胶黏剂综合性能较好，但需加压0.3-0.5MPa于150℃高温固化，若不具备加压和高温条件，这种胶黏剂就不能用。

工艺上最简单的事室温固化单组分的胶黏剂。

2.4考虑是否经济和原料来源难易在效果相差不大的情况下，一定要考虑其经济是否允许，当然最好是物美价廉第三章方案选择3.1概述方案选择是指整个决策过程的核心与关键，为了保证选择方案的正确与合理，需要注意几点：一是要对所拟定的方案进行客观的、科学的评估；二是要认真对待评估意见；三是要有明确的选择标准，一般用决策目标为标准；四是要走民主决策之路。

3.2方案比较综合考虑方案筛选到最后，有两种方案进行比较：3.2.1瓷砖胶黏剂的性能1、优良的抗老化、防水、抗裂、抗渗、抗碱、耐候性、耐高温、耐腐蚀功能。

2、收缩率低、保水性强、与瓷砖粘结不空鼓、不开裂。

3、施工性能好，抗下垂、抗流挂，晾置调整时间长，工程质量更有保证。

4、柔韧性好，适应基材和瓷砖的变形，耐候性强。

5、施工中不用浸湿砖墙，工艺简单，施工连贯，施工速度大大加快，提高工效。

6、加水搅拌均匀即可用，施工简便。

无毒、无异味，防碱性强，属环保产品。

3.2.2环氧树脂胶粘剂的优点(1)环氧树脂含有多种极性基团和活性很大的环氧基，因而与金属、玻璃、水泥、木材、塑料等多种极性材料，尤其是表面活性高的材料具有很强的粘接力，同时环氧固化物的内聚强度也很大，所以其胶接强度很高。

(2)环氧树脂固化时基本上没有低分子挥发物产生。

胶层的体积收缩率小，约1％一2％，是热固性树脂中固化收缩率最小的品种之一。

加入填料后可降到0．2％以下。

环氧固化物的线胀系数也很小。

因此内应力小，对胶接强度影响小。

加之环氧固化物的蠕变小，所以胶层的尺寸稳定性好。

(3)环氧树脂、固化剂及改性剂的品种很多，可通过合理而巧妙的配方设计，使胶粘剂具有所需要的工艺性(如快速固化、室温固化、低温固化、水中固化、低粘度、高粘度等)，并具有所要求的使用性能(例如耐高温、耐低温、高强度、高柔性、耐老化、导电、导磁、导热等)。

(4)与多种有机物(单体、树脂、橡胶)和无机物(如填料等)具有很好的相容性和反应性，易于进行共聚、交联、共混、填充等改性，以提高胶层的性能。

(5)耐腐蚀性及介电性能好。

能耐酸、碱、盐、溶剂等多种介质的腐蚀。

体积电阻率1013—1016Ω·cm，介电强度16—35kV／mm。

(6)通用型环氧树脂、固化剂及添加剂的产地多、产量大，配制简易，可接触压成型，能大规模应用。

环氧树脂胶粘剂(简称环氧胶粘剂或环氧胶)从1950年左右出现至今，仅仅只有50多年。

但是随着20世纪中叶各种胶粘理论的相继提出，以及胶粘剂化学、胶粘剂流变学和胶粘破坏机理等基础研究工作的深入进展，使胶粘剂性能、品种和应用有了突飞猛进的发展。

环氧树脂及其固化体系也以其独特的、优异的性能和新型环氧树脂、新型固化剂和添加剂的不断涌现，成为性能优异、品种众多、适应性广泛的一类重要的胶粘剂。

3.3决定方案环氧树脂胶粘剂及制备方法，克服了一般胶黏剂的脆性、耐温性差的缺点，其主要技术特征是以聚氨酯预聚物改性环氧树脂(A组分)与自制的固化剂(B组分)按10∶1～1∶1(重量比)的比例配制成为耐高温、韧性好、反应活性大的固化体系。