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胶黏剂是由基料、固化剂、溶剂、增塑剂等构成的混合物
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2025-2-8 08:42:08
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胶黏剂一般是由基料、固化剂、稀释剂、增塑剂、填料、偶联剂、引发剂、促进剂、增稠剂、防老剂、阻聚剂、稳定剂、络合剂、乳化剂等多种成分构成的混合物。
(1)基料
基料是胶黏剂的主要成分,有天然聚合物、合成聚合物和无机物三大类。当为高分子材料时,有树脂型和橡胶型两大类,有均聚物也有共聚物,有热固性也有热塑性。黏结接头的性能主要受基料性能的影响,而基料的流变性、极性、结晶性、分子量及分布又影响物理机械性能。
(2)固化剂
固化剂是一种可使单体或低聚物变为线型高聚物或网状体型高聚物的物质,即固化剂是一种使液态基料通过化学反应,发生聚合、缩聚或交联反应转变成高分子量固体,使胶接接头具有一定力学强度和稳定性的物质。固化剂又称为硬化剂或熟化剂,有些场合称为交联剂或硫化剂。按被固化对象不同可将固化分为:物理固化(主要为由于溶剂的挥发,乳液的凝聚,熔融体的凝固等)和化学固化(实质是低分子化合物与固化剂起化学反应变为大分子,或线型分子与固化剂反应变成网状大分子)。不同的基料应选用固化快、质量好、用量少的固化剂。
(3)溶剂(稀释剂)
有些胶黏剂需用溶剂,分为能参与固化反应的活性稀释剂和惰性稀释剂两种。惰性稀释剂为常用溶剂,主要有脂肪烃、酯类、醇类、酮类、氯代烃类、醇类、醚类、砜类和酰胺类等。由于用于配胶的高分子物质是固态或黏稠的液体,不便施工,溶剂可降低胶黏剂的黏度,使其便于施工;同时,溶剂能增加胶黏剂的润湿能力和分子活动能力;溶剂还可提高胶黏剂的流平性,避免胶层厚薄不匀,故通常宜选择与胶黏剂基料极性相同或相近的溶剂。反应性溶剂既能溶解或分散成膜物质,又能在胶黏剂成膜过程中参与成膜反应,形成不挥发组分而留在涂膜中的一类化合物。例如环氧活性稀释剂,其主要品种有单环氧基的丙烯基缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、双环氧基的乙二醇双缩水甘油醚、间苯二酚双缩水甘油醚等。
(4)增塑剂
增塑剂是一种能降低高分子玻璃化温度和熔融温度,改善胶层脆性,增进熔融流动性的物质。按其作用可分为两种:内增塑剂和外增塑剂。内增塑剂是一种可与高分子化合物发生化学反应的物质,如聚硫橡胶、液体丁腈橡胶、不饱和聚酯树脂、聚酰胺树脂等。外增塑剂是一种不与高分子化合物发生任何化学反应的物质,如各种酯类等。
增塑剂的作用有:能屏蔽高分子的活性基团,减弱分子间作用力,从而降低分子间的相互作用;增加高分子的韧性、延伸率和耐寒性,降低其内聚强度、弹性模量及耐热性,如加入量适宜,还可提高剪切强度和不均匀扯离强度,若加入量过多,反而有害。胶黏剂中常用的增塑剂主要有邻苯二甲酸酯类、磷酸酯类、己二酸酯和癸二酸酯等。
增塑剂的选择依据包括:(a)极性:增塑剂极性大小是选择时应首先考虑的参数,由于增塑剂会永久地留在胶黏剂组分中,故增塑剂极性大小对胶的性能影响往往比溶剂还要大。极性大能增加胶黏剂与极性被黏材料的吸引力,如丁腈橡胶为增塑剂比用邻苯二甲酸二丁酯所配制的环氧胶黏剂黏结强度要大。极性大小还会影响增塑剂与主体材料的相容性,其原理同溶剂作用。(b)持久性:增塑剂在使用过程中由于渗出、迁移、挥发而损失,从而影响胶的物理机械性能,为此宜选用高沸点或高分子量的增塑剂,如聚酯树脂等。(c)分子量及状态:当其他条件相同时,增塑剂分子量越高,胶黏剂的黏结强度越好,如环氧树脂胶选用树脂型或橡胶型增塑剂的黏结强度比邻苯二甲酸二丁酯的要好。
(5)填料
在胶黏剂组分中不参与反应,可提高胶接强度、耐热性、尺寸稳定性并可降低成本的惰性物质叫填料,如石棉粉、铝粉、云母、石英粉、碳酸钙、钛白粉、滑石粉等。
(6)偶联剂
偶联剂是指具有能分别和被黏物及黏合剂反应成键的两种基团,能提高胶接强度的一种物质,其特点是分子中同时具有极性和非极性部分。偶联剂主要有有机铬偶联剂、有机硅偶联剂和钛酸酯偶联剂。常用胶黏剂为有机硅偶联剂,一般结构通式为RSiX,其中R为有机基团,能与胶黏剂结合,如C6H5—, —CH═CH2, —ph—CN、—CH2—CH2—CH2NH2等;X为水解基团,如—OCH3, —OCH2CH3、—Cl等,能与被黏物表面很好地亲和。
(7)其他辅助性组成
①引发剂。引发剂是在一定条件下能分解产生自由基的物质,一般在含有不饱和键的化合物如不饱和聚酯胶、厌氧胶、光敏胶等中都会加入某些引发剂。常用的引发剂有过氧化二苯甲酰、过氧化环己酮、过氧化异丙苯、偶氮二异丁腈等。
②促进剂。促进剂(催化剂)是能降低引发剂分解温度或加速固化剂与树脂、橡胶反应的物质。很多胶黏剂为了降低固化温度、缩短固化时间往往都添加一些促进剂。
③防老剂。防老剂是能延缓高分子老化的物质。高温、曝晒下的胶黏剂由于容易老化变质,一般在配胶时都加入少量防老剂。
④增稠剂。有些胶黏剂的黏度很低,涂胶时容易流失或渗入被黏物孔隙中而产生缺胶等弊病,需要在这些胶中加入一些能增加黏度的物质即增稠剂。常用的增稠剂有气相二氧化硅、气溶胶、丙烯酸树脂等。
⑤阻聚剂和稳定剂。阻聚剂是可以阻止或延缓胶黏剂含有不饱和键的树脂、单体在储存过程中自行交联的物质,如对苯二酚等。稳定剂是一种能提高胶在储存时的光、热稳定性的物质。如氰基丙烯酸酯胶等常加入稳定剂SO2。
⑥络合剂。某些络合能力强的络合剂,可以与被黏材料形成电荷转移配价键,从而增强胶黏剂的黏结强度,由于很多胶黏剂的主体材料,如环氧树脂、丁腈橡胶等和固化剂如乙二胺等都有络合能力,所以必须选择络合能力很强的络合剂。常用的络合剂有8-羟基喹啉、邻氨基酚等。
⑦乳化剂。乳化剂的作用是降低连续相与分散相之间的界面能,使它们易于乳化,并且在液滴(直径0.1~100μm)表面上形成双电层或薄膜,从而阻止液滴之间的相互凝结,促使乳状液稳定化。常用的有十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、季铵盐类、氨基酸类、聚醚如OP、OP-10, OP-7等乳化剂。
⑧触变剂。触变剂就是利用触变反应,使胶黏剂静态时有较大的黏度,从而防止胶液流挂的一类配合剂。
胶黏剂
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