精细化工生产技术-第二章 粘合剂

第二章 高分子精细化学品

粘合剂

一、 粘合剂及其分类

定义：粘合剂（胶粘剂、胶）是一类能将同种或不同种材料粘接在一起的精细化

学品，

应用：广泛用于交通、运输、木材加工、建筑、轻纺、机械、电子、化工、医疗、

航空航天、原子能、文教用品、农业等领域。

现状：我国现有粘合剂企业750多个，生产3000多个品种，产量在4700kt/a 以

上

分类：粘合剂种类繁多、组成各异，分类方法不尽相同，按主要组成分类如下

二、粘合剂的组成

粘合剂是由基料、固化剂、填料、溶剂或稀释剂、增塑剂、偶联剂、稳定剂无机材料 热熔型 焊锡等低熔点金属、玻璃陶瓷等 水固型 水泥、石膏等 硅酸盐型 通式：M 2O ·nSiO 2·mH 2O 式中的M=Li,Na,K,R 4N +

正（偏、焦、多聚偏）磷酸盐与金属的氧化物、氢氧化物、

硼酸盐及硅酸盐等固化剂反应的产物即为胶料

磷酸盐型 天然材料 动物胶 皮胶、骨胶、虫胶、鱼胶、酪素胶 植物胶 淀粉、糊精、阿拉伯树胶、松香等天然树胶、天然橡胶

矿物胶 矿物蜡、沥青

合成材料 热固性 树脂 环氧树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺-甲醛树脂、有机硅树脂、呋喃树脂、丙烯酸树脂、 聚酰亚胺树脂、聚苯并咪唑、不饱和聚氨酯树脂、酚醛-聚酰胺、酚醛-环氧树脂、环氧-聚酰胺等 热塑性

聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚异丁烯、聚氨酯聚醚、聚酰胺、聚丙烯酸酯、聚α-甲基丙烯酸酯、 聚乙烯醇缩醛、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、纤维素酯等 合成 合成 橡胶 氯丁橡胶、丁腈橡胶、丁苯橡胶、丁基橡胶、

异戊橡胶、聚硫橡胶、聚氨酯橡胶、硅橡胶等

复合型 酚醛-丁腈胶、酚醛-氯丁胶、酚醛-聚氨酯

胶 粘合

剂

和防霉剂等，按照一定配方制成的混合物。在一定条件下，粘合剂能使物体表面与另一物体表面相粘合。

1.基料

也称主体材料，多为天然或合成高分子材料，如各种合成树脂、橡胶、淀粉和蛋白质等。

常用的基料是合成树脂，这是一类高分子聚合材料，如丙烯酸树脂、聚醋酸乙烯酯、环氧树脂、聚氨酯、酚醛树脂、聚乙烯醇缩醛、氯丁橡胶、丁腈橡胶等。

2.固化剂和促进剂

固化剂是一类直接参与化学反应，使单体发生聚合反应，使低分子量的聚合物交联反应而固化的物质，即使单体或低聚物转变为线性或网状体型的高聚物，故又称为硬化剂或熟化剂。乙二胺、间苯二胺、顺丁烯二酸酐及一些合成树脂，常用作固化剂。

促进剂是能缩短固化时间、降低固化温度的化学物质。

3.增塑剂

增塑剂可增加粘合剂的流动性和浸润扩散力、提高基料柔韧性和耐低温性能、改善抗冲击性能、改善胶层脆性、增进熔融体的流动性。常用增塑剂，主要有邻苯二甲酸酯类、磷酸酯类、己二酸酯类等。

4.偶联剂

在偶联剂分子化学结构中，既有极性部分，又有非极性部分，可同时与极性和非极性物质产生一定的结合力。一般，添加1％～10％的偶联剂，可提高粘结强度10％左右，还可提高其耐水、耐潮及耐热等性能，扩大使用范围。常用偶联剂有羧酸、多异氰酸酯、钛酸酯、有机硅烷类等。

5.填料

填料是固体成分，不与基料发生反应，但能改善粘合剂性能、降低成本，如提高粘合剂的内聚强度、粘合力、耐热性，降低固化收缩率以及热膨胀系数。粘合剂对填料的粒度、湿含量、酸价以及用量等，均有严格要求。常用的填料有铁粉、铝粉、锌粉、铜粉等金属粉，氧化铝、氧化铁、氧化锌、石英粉等氧化物，还有滑石粉、云母粉、陶土、玻璃纤维和碳纤维等。

6.溶剂

溶剂可调节粘合剂体系的粘度、提高其流平性、增加其润湿性和扩散能力、避免胶层厚薄不均、便于施工、延长使用期。溶剂种类很多，如脂肪烃、芳香烃、酯、酮、醇和氯代烃等。

此外，还可加入增稠剂、稳定剂、防老剂、乳化剂、阻聚剂等辅助成分，以改善粘合剂某些性能。

三、粘接的基本原理

粘合是粘合剂与被粘物体之间的接触现象，两个被粘物体由粘合剂粘合所构成的接头，称为粘接接头。粘接接头的强度，取决于粘合剂的内聚强度、被粘材料强度以及粘合剂与被粘材料之间的粘合力，粘结强度由其中最弱者控制。由物理化学角度看，粘合是两种相同或不相同材料表面，通过各种界面力结合在一起的现象。对粘合力的形成有多种解释。

机械理论认为：

吸附理论认为：

扩散理论认为：

不同理论从不同侧面阐述了粘合的基本原理。比较一致的解释是粘合过程包括粘合剂浸润、扩散、渗透到被粘物中的过程；粘合剂在被粘物体之间的界面上形成各种物理的和化学的结合，产生粘合结构的过程。粘合力的形成，主要包括粘合剂在被粘材料表面的润湿，粘合剂分子向被粘物体表面的移动、扩散和渗透，最终，粘合剂与被粘材料形成物理化学及机械结合。

四、粘合剂工业的发展趋势

粘合剂溶剂的挥发，对环境造成的污染，已经引起人们严重关注。因此，溶剂型粘合剂转向非溶剂型、水基型是发展的趋势。非溶剂型粘合剂，包括热熔胶、反应型和水基型。水基性粘合剂如丙烯酸乳液、醋酸乙烯酯乳液、橡胶乳液粘合剂等，此类粘合剂有利于环境保护、方便施工、储运安全。目前，重点开发初粘力和耐水性更强、低温快干、抗冷冻、高固含量、具有特定功能的品种，如高性能丙烯酸和聚氨酯的水基粘合剂。

为适应生产、生活等领域的特殊要求，粘合剂向特种功能、特殊应用环境下的多品种方向发展。密封胶是填充空洞、接头和接缝的材料，建筑业中的新型墙、中空玻璃以及航空航天的特殊要求，使密封剂成为发展重点，特别是具有不

透水、不透气，可密封裂缝、空洞和大间隙功能的新型膨胀发泡密封剂；具有耐紫外线、抗臭氧性能的环氧树脂改性的聚氨酯密封剂，高档弹性密封剂及性能独特、价格低廉的密封剂，得到迅速发展。

近年来，发展较快的是紫外光固化粘合剂，是由反应性低聚物、稀释剂和光引发剂等组成的第三代丙烯酸酯类粘合剂，具有固化速度快、机械强度高、环境污染小、储存期长、能量利用率高、低温固化等优点，

粘合剂的另一发展趋势，改进和提高水溶性、无污染的天然粘合剂的粘接性能，扩大应用领域，此外，广泛采用新材料、新技术，如纳米材料、微胶囊技术等开发生产新品种。

第二节合成树脂粘合剂

合成树脂粘合剂在粘合剂中占有主导地位，即以合成树脂为基料的粘合剂，包括热塑性和热固性合成树脂。

一、热固性树脂粘合剂

热固性树脂粘合剂的基料是含反应性官能团的中、低分子量的聚合物，在热或固化剂作用下形成不溶、不熔的胶层，在热、辐射、化学腐蚀等环境下，具有良好的抗蠕变性，耐久性，可承受较高负荷，是性能优良的结构胶。主要品种有三醛（酚醛树脂、脲醛树脂及三聚氰胺甲醛树脂）树脂粘合剂、环氧树脂粘合剂、不饱和聚酯、聚氨酯树脂粘合剂等。

（一）酚醛树脂粘合剂

合成树脂粘合剂中产量最大一类，包括热塑性、热固性和改性酚醛树脂粘合剂，主要用于木材加工、涂料、塑料、建筑、航空以及轻工等行业。

酚醛树脂粘合剂，按固化温度分，有高温型（130～150℃）、中温型（105～110℃）、常温型（20～30℃）；按形态分，有溶剂型、粉末型等。

1.酚醛树脂的生产原料

酚醛树脂是酚与醛通过缩聚反应制得的高分子聚合物。

常用的醛类是甲醛和糠醛。

常用的酚类，有苯酚、甲基酚、间苯二酚、对叔丁基酚等，取代基的数目及其在芳环上位置不同，反应官能度不同。

2、.工艺类型及其选择