膠黏劑的組成與主要包括哪種膠的作用

粘合劑的成分根據(jù)原材料的來(lái)源及其應(yīng)用而有很大差異。 天然粘合劑的成分比較簡(jiǎn)單，多為單組分； 而合成膠則比較復(fù)雜，除了起基本粘合作用的物質(zhì)外，還需要添加各種配合劑以滿足特定的功能。 例如，為加速固化，縮短粘合時(shí)間，降低反應(yīng)溫度，可加入催化劑、促進(jìn)劑等； 添加抗老化劑可提高耐大氣老化、熱老化、臭氧老化等性能； 添加填料不僅可以增加強(qiáng)度，還可以降低成本； 添加增塑劑或增韌劑可降低膠層的剛性，增加韌性； 添加稀釋劑可以降低粘度，提高施工性能。

一般來(lái)說(shuō)，粘合劑包括主料、輔料和助劑。 其中，主要材料主要包括膠粘劑（橡膠）和固化劑。 有了這兩種原料，粘合劑就可以起到一般的粘合作用。 當(dāng)然，對(duì)于一些膠粘劑，在一定的外界條件下，不用固化劑也是可以固化的，比如提高溫度。 賦形劑和助劑主要包括：促進(jìn)劑、增韌劑、增塑劑、增稠劑、稀釋劑、抗老化劑、阻聚劑、偶聯(lián)劑、引發(fā)劑、光敏劑、消泡劑、防腐劑、填充劑、溶劑等。除了橡膠必不可少，其余組件取決于具體要求。

主要成分

(1) 橡膠

膠粘劑，又稱基材或粘性材料，是將兩個(gè)被粘物粘合在一起起主要作用的組分，決定了膠粘劑的基本性能。 可用作粘合劑的膠料包括天然高分子化合物、改性天然高分子化合物、合成高分子化合物、有機(jī)化合物和無(wú)機(jī)化合物。

①天然高分子化合物可用于制備粘合劑的天然高分子化合物有淀粉、糊精、桃膠、阿拉伯樹(shù)膠、骨膠、皮膠、明膠、魚膠、蟲(chóng)膠、植物蛋白、酪蛋白、血粉、松香、瀝青、天然橡膠等 ②改性天然高分子化合物 有些天然高分子化合物經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)改性后可用作膠粘材料，如硝化纖維素、醋酸纖維素、羧甲基纖維素、松香酚醛樹(shù)脂、改性淀粉、氯化橡膠等 ③合成高分子化合物 膠料是性能突出好、膠粘劑用量突出大的橡膠材料，包括合成樹(shù)脂、合成橡膠和熱塑性彈性體。 ④有機(jī)化合物 一些合成膠的主要成分不是高分子化合物或預(yù)聚物，而是低分子有機(jī)化合物（或稱為單體），但突出終產(chǎn)品是高分子化合物，瞬干膠和氧膠屬于這一類。 ⑤無(wú)機(jī)化合物 硅酸鹽、硝酸鹽、硼酸鹽、磷酸鹽、氧化鎂、氧化鋅等無(wú)機(jī)化合物可用于制備無(wú)機(jī)粘合劑，具有獨(dú)特的耐高溫性能。

(2)固化劑

對(duì)于某些類型的粘合劑，固化劑對(duì)粘合劑的性能有重要影響。 應(yīng)根據(jù)膠粘劑中膠粘劑的種類、膠粘劑的性能要求、具體工藝、環(huán)境問(wèn)題、健康危害等因素來(lái)確定。 根據(jù)價(jià)格和價(jià)格選擇理想的固化劑。

固化劑又稱硬化劑、固化劑，是膠粘劑中突出重要的配合材料。 它直接或通過(guò)催化劑與主體聚合物發(fā)生反應(yīng)，能在短時(shí)間內(nèi)將可溶性、可熔性線型結(jié)構(gòu)的高分子化合物轉(zhuǎn)變?yōu)椴蝗苄?、不熔性體結(jié)構(gòu)。 同時(shí)，固化劑參與化學(xué)反應(yīng)。 成為凝固的一部分。 固化劑分子的引入顯著改變了分子間距離、形狀、熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性。 對(duì)于一些樹(shù)脂如環(huán)氧樹(shù)脂，脲醛樹(shù)脂等固化劑是不可或缺的。

賦形劑和助劑

(1) 加速器

任何能加快膠粘劑固化反應(yīng)速度的物質(zhì)都可稱為促進(jìn)劑。 促進(jìn)劑的加入可以加快膠粘劑中主要聚合物與固化劑的反應(yīng)，縮短固化時(shí)間，降低固化溫度，減少固化劑用量，調(diào)節(jié)膠粘劑中樹(shù)脂的固化速度。 同時(shí)，加入促進(jìn)劑還可以改善物理機(jī)械性能。 例如：DMP-30可使環(huán)氧-聚硫化物-低分子聚酰胺膠粘劑在15℃以下固化； 2-乙基-4-甲基咪唑可降低雙氰胺固化環(huán)氧樹(shù)脂的溫度。

(2)增塑劑和增韌劑

①增塑劑

增塑劑是一種高沸點(diǎn)、不揮發(fā)的液體或低熔點(diǎn)固體，能增加膠粘劑的流動(dòng)性，使薄膜具有柔韌性。 增塑劑粘度低、沸點(diǎn)高，可增加樹(shù)脂的流動(dòng)性，有利于滲透、擴(kuò)散和吸附。 增塑劑一般不與粘合劑的主要成分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。 它可以被認(rèn)為是一種惰性樹(shù)脂或單體“填料”。 在固化過(guò)程中，存在從體系中分離的現(xiàn)象。 通過(guò)弱化聚合物分子間作用力的物理作用，脆性降低，韌性增加，但膠膜的剛性、強(qiáng)度和熱變形溫度都會(huì)降低。 增塑劑與膠粘劑的組分必須具有良好的相容性，才能保證膠粘劑的穩(wěn)定性和耐久性。 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。

②增韌劑

增韌劑是一種含有能與樹(shù)脂相互作用的活性基團(tuán)的化合物。 它能與膠料發(fā)生反應(yīng)，成為硫化體系的一部分，但硫化后并不完全相容，有時(shí)甚至?xí)l(fā)生相分離。 增韌劑可以提高膠水的剪切強(qiáng)度、剝離強(qiáng)度、低溫性能和柔韌性。 增韌劑的活性基團(tuán)直接參與橡膠反應(yīng)，不僅可以改善膠粘劑的脆性、開(kāi)裂等缺陷，而且不影響膠粘劑的主要性能，而且可以提高膠粘劑的沖擊強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率粘合劑。 例如，端羧基液態(tài)丁腈橡膠（CTBN）是一種優(yōu)良的環(huán)氧樹(shù)脂增韌劑。 環(huán)氧樹(shù)脂-CTBN體系120℃固化后的剝離強(qiáng)度為4.4-13.2kN/m，剪切強(qiáng)度為27-41MPa。 常用的增韌劑有：不飽和聚酯樹(shù)脂、聚硫橡膠、丁腈橡膠、液態(tài)丁腈橡膠、氯丁橡膠、聚氨酯等。

(3) 稀釋劑和溶劑

①稀釋劑

稀釋劑是一種可降低粘合劑粘度的自由流動(dòng)液體。 加入稀釋劑可使膠粘劑具有良好的滲透力，提高潤(rùn)濕性，提高膠粘劑的工藝性，降低膠粘劑的活性，延長(zhǎng)膠粘劑的使用壽命。 稀釋劑大致分為兩類，可參與固化反應(yīng)的活性稀釋劑和僅以物理方式混合的揮發(fā)性或非揮發(fā)性惰性稀釋劑。 活性稀釋劑的分子中含有活性基團(tuán)，在稀釋膠粘劑的過(guò)程中會(huì)參與反應(yīng)，產(chǎn)生氣體逸出，從而改善膠粘劑的某些性能。 反應(yīng)性稀釋劑多用于環(huán)氧樹(shù)脂膠粘劑，其他類型膠粘劑使用較少。 惰性稀釋劑在稀釋過(guò)程中不參與反應(yīng)，僅達(dá)到機(jī)械混合和降粘的目的。 加入稀釋劑后，可以加入更多的填料，改變膠粘劑的性能，降低成本。

②溶劑

是指能降低某些固體或液體的分子間作用力，使溶解的物質(zhì)分散成分子或離子的液體。 它是溶劑型粘合劑不可缺少的組分。 一般有機(jī)溶劑具有一定的毒性、易燃性和易爆性，污染環(huán)境，存在安全隱患。 因此，溶劑型膠粘劑逐漸受到限制。 溶劑廣泛用于橡膠粘合劑，但很少用于其他粘合劑。 其作用與非反應(yīng)性稀釋劑基本相同，只是稀釋程度不同。 在膠粘劑中加入不同的溶劑，膠粘劑的粘度不同，物理性能也不同。

(4)填料

填料是膠粘劑的重要復(fù)合成分之一，對(duì)提高膠粘劑性能、降低產(chǎn)品成本具有十分重要的作用。 具有補(bǔ)強(qiáng)、增稠、體積膨脹、阻燃、耐磨、增加硬度、減少收縮、降低熱膨脹系數(shù)、增加導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、觸變性、提高耐水性、耐熱性、耐老化性等多種功能比如延長(zhǎng)有效期。 一般情況下，填料不與膠料、硫化劑等組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，其主要作用如下。

① 提高力學(xué)性能

常用的填料，如金屬粉末和金屬氧化物，可以提高膠粘劑的抗壓強(qiáng)度和尺寸穩(wěn)定性，減少收縮率。 但它也會(huì)降低粘合劑的某些性能，如剝離強(qiáng)度。 在橡膠中加入炭黑、白炭黑、碳酸鈣等防霉劑主要成分是啥，可提高抗拉強(qiáng)度、硬度和耐磨性。 ② 賦予膠粘劑新功能 在膠粘劑中加入銀粉制成導(dǎo)電膠； 用羰基鐵粉制成導(dǎo)磁膠； 以銅、鋁粉為填料，提高粘合劑的導(dǎo)熱性能； 環(huán)氧樹(shù)脂中加入鉻鋅酸可提高強(qiáng)度保持率，填料中加入50%三氧化二銻可增強(qiáng)抗氧化破壞能力； 添加Zr(SiO3)2可以降低環(huán)氧樹(shù)脂的吸水率； 添加氣相SiO2可以提高附著劑的觸變性，提高工藝性能。

③減輕關(guān)節(jié)壓力

固化反應(yīng)往往是放熱反應(yīng)，填料可以防止局部過(guò)熱； 大多數(shù)粘接過(guò)程都會(huì)產(chǎn)生固化收縮，填料可以調(diào)節(jié)收縮，如在脲醛樹(shù)脂中加入面粉制成粘接板，可以增加膠水的粘度，防止膠水過(guò)多滲入木材，造成缺膠和滲膠。 ④ 改進(jìn)操作工藝 膠粘劑通過(guò)填料增稠獲得觸變性防霉劑主要成分是啥，可調(diào)節(jié)固化速度，延長(zhǎng)使用壽命，便于操作和施工。 填料的用量要適當(dāng)，既要提供相應(yīng)的功能，又要保證膠粘劑配方的整體優(yōu)越性。 在膠水混合配方中，填料會(huì)增加膠粘劑的粘度，使操作困難，膠水混合不均勻，膠粘劑與被粘物的潤(rùn)濕性變差，導(dǎo)致粘接強(qiáng)度下降。

(5)偶聯(lián)劑

在粘接過(guò)程中，為使膠粘劑與被粘物表面形成牢固的界面層，使不能直接粘接或粘接困難的材料可通過(guò)該界面層，使其粘接力更強(qiáng)。 改進(jìn)，這種界面層的組成稱為偶聯(lián)劑。

(6) 其他添加劑

為了滿足某些特殊要求和提高膠粘劑的某一特性，有時(shí)會(huì)加入一些特定的助劑。 添加抗老化劑，提高耐大氣老化性能； 添加抗霉劑，防止細(xì)菌霉變； 添加增粘劑以增加膠水的附著力和粘度； 添加阻聚劑以改善膠水的儲(chǔ)存性； 添加阻燃劑是為了使膠層不易燃燒，提高被粘合制品的阻燃性。 它們不是必需的組分，取決于配方主要成分的特性和粘合劑的要求。