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膠粘劑原材料 你了解多少?

2022/1/6 15:58:13??????點擊:

膠粘劑的定義

膠粘劑的定義:通過界面的粘附和物質的內聚等作用,能使兩種或兩種以上的制件或材料連接在一起的天然的或合成的、有機的或無機的一類物質,統(tǒng)稱為膠粘劑(adhesive)又叫粘合劑,習慣上稱為膠。

粘結(粘合):指兩個表面靠化學力、物理力或者兩者兼有的力使之結合在一起的狀態(tài)。

膠粘劑首先必須在被粘物表面粘附,這是由于兩相之間產生粘合力,該力來源于次價鍵力或主價鍵力。

內聚:即單一物質內部各粒子靠主價鍵力(包括離子鍵、共價鍵、配位鍵、金屬鍵等)、次價鍵力(包括范德華力、氫鍵)結合在一起的狀態(tài)。膠粘劑的內聚力與分子間力、相對分子質量、交聯(lián)程度、結晶和分子纏繞等因素有關。

膠粘劑的要求

1:不論出于何種狀態(tài),當涂布時都應呈液態(tài);

2:對被粘接物表面能夠完全鋪展,充分潤濕;

3:必須能夠通過某種方式而使液體轉變?yōu)楣腆w或凝膠狀態(tài),形成堅韌而穩(wěn)定的膠層;

4:固化后應有一定的強度。能夠可靠的連接,傳遞應力,抵抗破壞;

5:可耐0℃以上的溫度,并經(jīng)受一定時間的考驗。

膠粘劑的分類

1、按照外觀分類

1.1:溶劑型

1.2:乳液型(水性)

1.3:膏狀或糊狀

1.4:固體型

1.5:膜狀型

2、按照固化方式分

水基蒸發(fā)型、溶劑揮發(fā)型、熱熔型、化學反應型、壓敏型。

膠粘劑的基本組成

1、膠粘劑的基本組成

膠粘劑的組分包括基料、固化劑、溶劑、增塑劑、填料、偶聯(lián)劑、交聯(lián)劑、促進劑、增韌劑、增粘劑、增稠劑、稀釋劑、防老劑、阻聚劑、阻燃劑、引發(fā)劑、光敏劑、消泡劑、防腐劑、穩(wěn)定劑、絡合劑、乳化劑。

2、基料的種類

基料是膠粘劑的主要成分、主劑或主體聚合物,起粘合作用。按照化學的成分的不同 ,基料的來源有無機化合物和有機化合物。有機化合物是高分子合成類的高分子基料。

2.1、常用的有機化合物

熱固性合成樹脂:酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、氨基樹脂、聚氨酯樹脂、不飽和聚酯和丙烯酸樹脂。

熱塑性合成樹脂:橡膠類基料、天然高分子材料、水性膠乳類 基料

橡膠類基料膠粘劑

2.2、膠粘劑基料的選擇原理

根據(jù)膠粘劑應用的對象、應用的場合及應用的性能的選擇。同時分子基料的分子結構與粘接性能的關系甚為密切。

1).高分子材料的極性有關

2).高分子材料的結晶性能

3).高分子材料的分子量

固化劑(硬化劑)

固化劑(硬化劑)

使基態(tài)原料通過化學反應,發(fā)生聚合、縮聚或交聯(lián)反應轉變?yōu)榫€性高聚物或者網(wǎng)狀高聚物,是膠接接頭具有力學強度和穩(wěn)定性的物質。


固化劑的選擇

最好是液體的無毒、無色、無味的物質;

固化劑與被固化物反應要平穩(wěn),放熱量少,以減少膠層的內聚力;

耐熱性,選用分子中具有反應基團較多的固化劑

韌性,選用分子鏈較長的固化劑。

膠粘劑溶劑

1、膠粘劑溶劑

指能夠降低某些固體或者液體分子間力,而使被溶物質分散為分子或離子均一體系的液體。據(jù)涂布在線了解,常用的溶劑為低黏度的液體物質,主要有脂肪烴、芳香烴、鹵代烴、酯類、醇類、酮類、酸類、醚類、萜烯烴、酰胺類和水類。但是多數(shù)的有機溶劑有一定的毒性、易燃性、易爆性、對環(huán)境有污染、對安全又隱患、對人體有危害。

2、溶劑的作用

2.1 聚合反應的介質:是反應緩和、溫度易于控制、

2.2 溶解基料:制備溶劑型膠粘劑

2.3 稀釋劑:稀釋膠粘劑使其達到一定的黏度,有利于濕潤、便于涂布

2.4 調節(jié)膠粘劑的揮發(fā)速度

2.5 防止凝膠,用來增加貯存穩(wěn)定性

2.6 粘結前的表面清潔處理劑

2.7 直接粘接,某些塑料

2.8 降低成本、提高效益

膠粘劑溶劑的選擇

1、溶劑的選擇

1.1 極性:選擇與基料極性相同或相近的溶劑(相似相容的原理)。

1.2 溶解度參數(shù)(與極性有關):溶劑的溶解度參數(shù)和高分子基體的溶解度參數(shù)相近。

1.3 溶劑的揮發(fā)性:選擇揮發(fā)度適當?shù)娜軇┗蚩炻旌系娜軇?

溶劑揮發(fā)太快:膠液表面易成膜、膜下溶劑不易揮發(fā);揮發(fā)是一個吸熱的過程,太快膠膜表面的溫度降低而凝結水汽,影響粘接質量。

溶劑揮發(fā)太慢:表干時間慢,影響工效。

1.4 溶劑的選擇要考慮到價格、毒性和來源。

軟化劑

1. 軟化劑的作用:軟化劑是SBS費用不可的組分,其作用是調節(jié)硬度,流動性,并降低成本,充油SBS可使配煉加工更容易。據(jù)涂布在線了解,最常用的是環(huán)烷油,芳烴成色深、有毒、不能使用,石蠟油不能改善物性,還會導致噴出。國產克拉瑪依KN系列環(huán)保型環(huán)烷油(例如KN4010等)質量上乘。

2. 軟化劑的種類:按烴類組成分為石蠟基、環(huán)烷基、芳香基三類。

3. 軟化劑的特點:

3.1 石蠟基橡膠油:抗氧化、光安定性好,但乳化性、相容性、低溫性相對較差;

3.2 環(huán)烷基橡膠油:兼具石蠟基、芳香基的優(yōu)點,乳化性、相容性適中,無污染、無毒性,適用范圍也比較廣。

3.3 芳香基橡膠油:相容性好,填充量大,價格低廉,所得橡膠產品強度高。但顏色深、毒性大、對環(huán)境污染大。

增塑劑

1、增塑劑的定義

是一種降低高分子化合物玻璃化溫度和熔融溫度,改善膠層脆性、增進熔融流動性的物質。

2、增塑劑的作用

2.1 屏散高分子化合物的活性基團,減弱分子間作用力,從而降低分子之間的相互作用。

2.2 增加高分子化合物的熱性、延伸性和耐寒性,降低其內聚強度、彈性模量及耐熱性。

3、增塑劑的選擇

3.1 極性:極性大小影響增塑劑與主體材料的相容性,其原理同溶劑作用。

3.2 持久性:由于滲出、遷移、揮發(fā)二損失影響膠的物理機械性能。選擇高沸點的或高分子量的增塑劑。

3.3 分子量及狀態(tài):分子量越高,粘接強度越好。

4、常用的增塑劑

鄰苯二甲酸酯、磷酸酯類、己二酸酯和癸二酸酯等。

填料

1、填料的定義

在膠粘劑中不與基體起化學反應,但是可以改變其性能,降低成本的固體材料。

2、常用的填料分為有機填料和無機填料

有機填料:改善樹脂的脆性、吸濕性高、耐熱性能低

無機填料:使膠的相對密度增加、脆性增加、但耐熱性、介質性能、收縮率等都會有所改善。

3、填料的選擇

3.1:無活性與膠粘劑的其他組分不發(fā)生反應

3.2:分散性好與基料有良好的潤濕性

3.3:不含水分、有害物質、油脂,無吸濕性

3.4:顆粒均勻。無毒

3.5:來源廣泛、加工方便、價格低廉

3.6:填料的密度與基料的密度不能相差太大

3.7:用量適宜

4. 常用的填料:二氧化硅、碳酸鈣、碳酸鎂、鋁粉、酚醛樹脂等

偶聯(lián)劑

1、偶聯(lián)劑

能同時與極性物質和非極性物質產生一定結合力的和化合物,其特點是分子中同時具有極性和非極性部分的物質。常用的偶聯(lián)劑有有機鉻偶聯(lián)劑、有機硅偶聯(lián)劑和鈦酸酯偶聯(lián)劑。

在膠粘劑中常用的是硅烷偶聯(lián)劑。

2、偶聯(lián)劑的作用

2.1).增加主體樹脂本身的分子間的作用力,提高膠粘劑的內聚強度

2).增加樹脂與被粘合物之間的結合,起了一定的架橋作用。

不同的偶聯(lián)劑具有不同的反應基團,反應基團不同對粘接性能的影響也不同。

其他助劑

助劑種類:

引發(fā)劑:在一定的條件下能分解產生自由基的物質,一般含有不飽和鍵的化合物中加入引發(fā)劑,常用的引發(fā)劑有過氧化二苯甲酰、過氧化環(huán)己酮、過氧化異丙苯、偶氮二異丁氰等。

促進劑(催化劑):能夠降低引發(fā)劑的分解溫度或加速固化劑與樹脂橡膠反應的物質。

防老劑:能延緩高分子化合物的老化的物質,對于高溫、暴曬下使用的膠粘劑由于容易老化變質,在配膠時加入防老劑。

增稠劑:黏度低的膠粘劑,增加使其黏度增加的物質。

阻聚劑和穩(wěn)定劑:阻止或延緩含有不飽和鍵的聚合物、單體在貯存過程中自行交聯(lián)的物質(對苯二酚)。

改變膠粘劑性能的設計原則

粘接強度的改進設計

1:選擇粘接力和內聚力都大的樹脂(環(huán)氧樹脂、聚氨酯);

2:加入增韌劑、降低脆性、增加膠層韌性,減小內應力;

3:熱固性樹脂和熱塑性樹脂或橡膠并用,熱固性樹脂提供強力和耐熱元素,而熱塑性樹脂提供粘性和韌性元素。綜合結果會得到較高的粘接強度;

4:引入極性基團或加入相容性能好、極性大的樹脂,可提高橡膠型膠粘劑的粘接強度;

5:適當?shù)慕宦?lián)劑;

6:添加適量適當?shù)奶盍?、降低收縮率,晶須或納米田納西奧效果極佳;

7:加入適當?shù)呐悸?lián)劑;

8:加入稀釋劑,降低黏度,增大濕潤性。

耐熱性的改進設計

1:采用耐高溫性能好的樹脂或橡膠(酚醛樹脂、有機硅、氟橡膠、雜環(huán)聚合物);

2:提高環(huán)的密度;

3:增加交聯(lián)劑;

4:適當?shù)靥岣呓Y晶度;

5:使用耐高溫性能好的固化劑;

6:加入耐熱填料;

7:減少高溫氧化分解,加入抗氧劑;

8:添加硅烷偶聯(lián)劑。

耐寒性的改進設計

1:選用耐寒性的聚合物,如聚氨酯;

2:加入增塑劑或增韌劑;

3:降低交聯(lián)度;

4:降低結晶性;

5:減少填料用量。

耐溶劑性的改進設計

1:采用耐溶劑好的樹脂或橡膠;

2:增加交聯(lián)度;

3:適當增大填料的用量;

4:少用或者不用增塑劑。

耐酸堿性的改進設計

1:提高交聯(lián)度;

2:選用惰性填料;

3:提高填料的用量;

4:酯類增塑劑不耐酸。

耐水性改性設計

1:選用分子中含有-CN、-NH2、-OH、 -COO-等基團少的聚合物吸水性低,不易被水解;

2:增加膠粘劑基料的用量;

3:使用耐水性固化劑;

4:提高交聯(lián)密度;

5:所用填料為吸水性較小的品種;

6:加入偶聯(lián)劑,改善界面性質。

耐老化性的改進設計

1:選用耐水性、耐候性和耐老化性能好的基料;

2:提高交聯(lián)度;

3:加入活性填料;

4:某些膠粘劑中可適當?shù)募尤敕览蟿┗蚩寡趸瘎?

5:加入適量的有機硅烷偶聯(lián)劑;

6:使用高溫固化劑。

阻燃性的改進設計

1:選用阻燃性的樹脂和橡膠味基料;

2:采用阻燃性的增塑劑;

3:加入阻燃劑,如三氧化二銻、硼酸鋅;

4:使用阻燃性固化劑。

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