- 胶黏剂:配方、工艺及设备
- 杨保宏 杜飞 李志健
- 2062字
- 2020-08-28 16:06:38
1.3 胶黏剂的基本组成
胶黏剂主要由基料、固化剂、溶剂、填料、增塑剂、增韧剂、稀释剂组成,另外还有其他助剂如促进剂、引发剂、偶联剂、交联剂、增黏剂、增稠剂、防老化剂、防腐剂、阻聚剂、阻燃剂、消泡剂、光敏剂、稳定剂、配位剂、乳化剂、着色剂等。需要指出的是,以上组分并非所有的胶黏剂都必须包含,除基料以外,其他的组分都需要根据生产工艺要求及产品使用环境而选择是否添加。
1.3.1 基料
基料又称为黏料或胶料,是胶黏剂的主要成分,起黏合作用,要求有良好的黏附性与润湿性,并且能够在溶剂、热、压力的作用下流动。早期以天然高分子化合物及无机化合物为主,如淀粉、天然橡胶、硅酸盐、磷酸盐等,随着合成材料的发展,目前市场上大多以合成高分子化合物为主。
天然高分子化合物如淀粉、蛋白质、天然树脂等均可作为基料,它们一般都是水溶性的,使用方便,价格便宜,且大多是低毒或无毒的,但易受地区、环境、气候的影响而质量不稳定,并且粘接力较低,只能用于对粘接强度要求不大的场合,目前多数都被合成高分子代替。
硅酸盐、磷酸盐、硫酸盐、硼酸盐、氧化物等无机化合物作为基料,虽然有脆性的特点,但是耐高温、不燃烧,有些以无机化合物为基料的胶黏剂甚至耐高温可以达到3000℃,而有机基料的胶黏剂基本上无法达到此温度。
可以用作基料的合成高分子材料种类众多,是胶黏剂中的重要基料。由于其改性方法多,易操作,并且合成高分子胶黏剂粘接强度高,综合性能优良,耐久性好,使得新胶黏剂品种不断出现,也使得胶黏剂的应用渗透到了现代生活的方方面面。
1.3.2 固化剂
固化剂是胶黏剂中最主要的配合材料,它直接或者通过催化剂与主体聚合物反应,固化结果是使单体或者低聚物变成线型高聚物或者网状高聚物。在固化剂的作用下,胶黏剂从流动状态变为固态,从而可以承受各种负荷。固化可以是物理过程,也可以是化学过程。物理固化过程主要是指溶剂挥发、乳液凝聚、熔融体凝固等。化学固化过程主要是指低分子化合物与固化剂发生反应成为大分子或者形成高聚物等。
在三向交联结构的树脂中,固化剂使多官能团的单体三向交联,使胶黏剂固化,它是环氧树脂类胶黏剂中最主要的辅助材料。
固化剂的种类很多,要根据胶黏剂的主体材料的品种和性能而定。固化剂对胶黏剂的性能有重要影响,应根据胶黏剂中基料的类型、粘接件的性能要求、具体的工艺方法、环保问题、健康危害和价格等选择理想的固化剂。
1.3.3 增塑剂
增塑剂是一种能降低高分子化合物玻璃化转变温度和熔融温度,改善胶层脆性,增进熔融流动性,能使胶膜具有柔韧性的高沸点难挥发性液体或低熔点固体。按其作用可分为两种类型,即内增塑剂和外增塑剂。内增塑剂是可与高分子化合物发生化学反应的物质,如聚硫橡胶、不饱和聚酯树脂、聚酰胺树脂等。外增塑剂是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。要求增塑剂与胶黏剂的组分必须有良好的相溶性,以保证胶黏剂性能的稳定性和耐久性。
增塑剂还要具有持久性,防止增塑剂在使用过程中,由于渗出、迁移、挥发而损失,影响胶的物理机械性能,为此宜选用高沸点的增塑剂或高分子量的增塑剂,如聚酯树脂等。增塑剂的分子量及状态对粘接强度也有很大影响,增塑剂分子量越高,所配的胶液粘接强度越好,如环氧树脂胶选用树脂型或橡胶型增塑剂的粘接强度比选用邻苯二甲酸二丁酯的要好。配胶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。
1.3.4 增韧剂
增韧剂能够降低胶黏剂的脆性,提高韧性,并且不影响胶黏剂其他方面的主要性能。增韧剂一般是一种单官能团或多官能团的化合物,能与基料起反应成为固化体系的一部分。它们大都是黏稠液体,常用的有不饱和聚酯树脂、聚硫橡胶、低分子聚酰胺树脂等。
1.3.5 稀释剂
稀释剂用于降低胶黏剂的黏度,增加流动性和渗透性。主要分为非活性和活性稀释剂。非活性稀释剂一般为有机溶剂,如丙酮、甲苯、二甲苯、正丁醇等。活性稀释剂是能参加固化反应的稀释剂,分子端基带有活性基团,如环氧丙烷苯基醚等。
1.3.6 填料
填料在胶黏剂组分中不与主体材料发生反应,但却可以改变其性能,降低成本,也可以改善物理力学性能。常用的填料为无机化合物如金属粉末、金属氧化物、矿物等。
填料主要用于改善树脂的某些性能,例如可降低树脂固化后的收缩率和膨胀系数,提高胶接强度和耐热性,增加机械强度和耐磨性等。但也有一定的负面影响,如增加黏度不利于涂布施工,容易造成气孔缺陷等。填料的种类、颗粒度、形状及添加量都对胶黏剂的性能有很大的影响,在添加时一定要根据使用要求进行选择。
1.3.7 其他添加剂
其他添加剂如甲醛吸附剂、增香剂、促进剂、引发剂、偶联剂、交联剂、增黏剂、增稠剂、防老化剂、防腐剂、阻聚剂、阻燃剂、消泡剂、光敏剂、稳定剂、配位剂、乳化剂、着色剂等,主要都是针对胶黏剂的实际用途有针对性地添加,以提高黏合的质量,实现黏合的某些性能,改善用户使用胶黏剂过程中的体验。例如甲醛吸附剂可以吸收胶黏剂释放的游离甲醛,减少对人体的伤害;增稠剂可以增加胶黏剂的稠度;阻聚剂防止胶黏剂在储存运输中自行交联而失效;防老化剂提高胶层的环境抗老化性;阻燃剂提高胶黏剂的耐火性等。