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1.3 膠黏劑的基本組成

膠黏劑主要由基料、固化劑、溶劑、填料、增塑劑、增韌劑、稀釋劑組成,另外還有其他助劑如促進劑、引發劑、偶聯劑、交聯劑、增黏劑、增稠劑、防老化劑、防腐劑、阻聚劑、阻燃劑、消泡劑、光敏劑、穩定劑、配位劑、乳化劑、著色劑等。需要指出的是,以上組分并非所有的膠黏劑都必須包含,除基料以外,其他的組分都需要根據生產工藝要求及產品使用環境而選擇是否添加。

1.3.1 基料

基料又稱為黏料或膠料,是膠黏劑的主要成分,起黏合作用,要求有良好的黏附性與潤濕性,并且能夠在溶劑、熱、壓力的作用下流動。早期以天然高分子化合物及無機化合物為主,如淀粉、天然橡膠、硅酸鹽、磷酸鹽等,隨著合成材料的發展,目前市場上大多以合成高分子化合物為主。

天然高分子化合物如淀粉、蛋白質、天然樹脂等均可作為基料,它們一般都是水溶性的,使用方便,價格便宜,且大多是低毒或無毒的,但易受地區、環境、氣候的影響而質量不穩定,并且粘接力較低,只能用于對粘接強度要求不大的場合,目前多數都被合成高分子代替。

硅酸鹽、磷酸鹽、硫酸鹽、硼酸鹽、氧化物等無機化合物作為基料,雖然有脆性的特點,但是耐高溫、不燃燒,有些以無機化合物為基料的膠黏劑甚至耐高溫可以達到3000℃,而有機基料的膠黏劑基本上無法達到此溫度。

可以用作基料的合成高分子材料種類眾多,是膠黏劑中的重要基料。由于其改性方法多,易操作,并且合成高分子膠黏劑粘接強度高,綜合性能優良,耐久性好,使得新膠黏劑品種不斷出現,也使得膠黏劑的應用滲透到了現代生活的方方面面。

1.3.2 固化劑

固化劑是膠黏劑中最主要的配合材料,它直接或者通過催化劑與主體聚合物反應,固化結果是使單體或者低聚物變成線型高聚物或者網狀高聚物。在固化劑的作用下,膠黏劑從流動狀態變為固態,從而可以承受各種負荷。固化可以是物理過程,也可以是化學過程。物理固化過程主要是指溶劑揮發、乳液凝聚、熔融體凝固等。化學固化過程主要是指低分子化合物與固化劑發生反應成為大分子或者形成高聚物等。

在三向交聯結構的樹脂中,固化劑使多官能團的單體三向交聯,使膠黏劑固化,它是環氧樹脂類膠黏劑中最主要的輔助材料。

固化劑的種類很多,要根據膠黏劑的主體材料的品種和性能而定。固化劑對膠黏劑的性能有重要影響,應根據膠黏劑中基料的類型、粘接件的性能要求、具體的工藝方法、環保問題、健康危害和價格等選擇理想的固化劑。

1.3.3 增塑劑

增塑劑是一種能降低高分子化合物玻璃化轉變溫度和熔融溫度,改善膠層脆性,增進熔融流動性,能使膠膜具有柔韌性的高沸點難揮發性液體或低熔點固體。按其作用可分為兩種類型,即內增塑劑和外增塑劑。內增塑劑是可與高分子化合物發生化學反應的物質,如聚硫橡膠、不飽和聚酯樹脂、聚酰胺樹脂等。外增塑劑是不與高分子化合物發生任何化學反應的物質,如各種酯類等。要求增塑劑與膠黏劑的組分必須有良好的相溶性,以保證膠黏劑性能的穩定性和耐久性。

增塑劑還要具有持久性,防止增塑劑在使用過程中,由于滲出、遷移、揮發而損失,影響膠的物理機械性能,為此宜選用高沸點的增塑劑或高分子量的增塑劑,如聚酯樹脂等。增塑劑的分子量及狀態對粘接強度也有很大影響,增塑劑分子量越高,所配的膠液粘接強度越好,如環氧樹脂膠選用樹脂型或橡膠型增塑劑的粘接強度比選用鄰苯二甲酸二丁酯的要好。配膠用的增塑劑主要有鄰苯二甲酸酯類、磷酸酯類、己二酸酯和癸二酸酯等。

1.3.4 增韌劑

增韌劑能夠降低膠黏劑的脆性,提高韌性,并且不影響膠黏劑其他方面的主要性能。增韌劑一般是一種單官能團或多官能團的化合物,能與基料起反應成為固化體系的一部分。它們大都是黏稠液體,常用的有不飽和聚酯樹脂、聚硫橡膠、低分子聚酰胺樹脂等。

1.3.5 稀釋劑

稀釋劑用于降低膠黏劑的黏度,增加流動性和滲透性。主要分為非活性和活性稀釋劑。非活性稀釋劑一般為有機溶劑,如丙酮、甲苯、二甲苯、正丁醇等。活性稀釋劑是能參加固化反應的稀釋劑,分子端基帶有活性基團,如環氧丙烷苯基醚等。

1.3.6 填料

填料在膠黏劑組分中不與主體材料發生反應,但卻可以改變其性能,降低成本,也可以改善物理力學性能。常用的填料為無機化合物如金屬粉末、金屬氧化物、礦物等。

填料主要用于改善樹脂的某些性能,例如可降低樹脂固化后的收縮率和膨脹系數,提高膠接強度和耐熱性,增加機械強度和耐磨性等。但也有一定的負面影響,如增加黏度不利于涂布施工,容易造成氣孔缺陷等。填料的種類、顆粒度、形狀及添加量都對膠黏劑的性能有很大的影響,在添加時一定要根據使用要求進行選擇。

1.3.7 其他添加劑

其他添加劑如甲醛吸附劑、增香劑、促進劑、引發劑、偶聯劑、交聯劑、增黏劑、增稠劑、防老化劑、防腐劑、阻聚劑、阻燃劑、消泡劑、光敏劑、穩定劑、配位劑、乳化劑、著色劑等,主要都是針對膠黏劑的實際用途有針對性地添加,以提高黏合的質量,實現黏合的某些性能,改善用戶使用膠黏劑過程中的體驗。例如甲醛吸附劑可以吸收膠黏劑釋放的游離甲醛,減少對人體的傷害;增稠劑可以增加膠黏劑的稠度;阻聚劑防止膠黏劑在儲存運輸中自行交聯而失效;防老化劑提高膠層的環境抗老化性;阻燃劑提高膠黏劑的耐火性等。

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