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最早使用的粘合剂大都来源于自然界的物质,如鱼胶、骨胶、淀粉等。这些粘合剂都以水为溶剂,组成简单,作用单一。随着大量采用合成粘合剂后,为满足特殊的物理化学特性,尚需要加入各种辅助组分。粘合剂通常由下列几种组分所组成:
(1)基料:基料是粘合剂的主要成分,也是决定粘合剂性能的主要物料,要求有良好的粘附性和润湿性。基料即主体高分子材料,是赋予胶粘剂胶粘性的根本成分,有树脂型和橡胶型两大类,有均聚物也有共聚物,有热固性的,也有热塑性的。粘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着物理机械性能。早期的粘合剂多以天然高分子物质为主,如淀粉、纤维素、动物胶、天然橡胶等,还有无机材料如硅酸盐、硝酸盐等。后来逐步发展为合成的高分子聚合物,如酚醛树脂、脲醛树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂等。
(2)固化剂和固化促进剂:固化剂又称硬化剂、熟化剂。它可直接或通过催化剂与基料高分子聚合物发生交联反应,使粘合剂基料固化成体型结构。固化剂的选择主要根据基料分子结构中的特征基团而选用不同物质。促进剂则是用以加速基料与固化剂反应、缩短固化时间或降低固化温度的配合剂。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,固化剂又称为硬化剂或熟化剂,有些场合称交联剂或硫化剂。按被固化对象不同可将固化分为物理固化和化学固化。物理固化主要由于溶剂的挥发,乳液的凝聚,熔融体的凝固等。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。
(1)固化剂最好是液体,并且无毒、无味、无色。
(2)固化剂与被固化物反应要平稳、放热少,以减少胶层的内应力。
(3)需要提高耐热性时,应选用分子中具有反应基团较多的固化剂。
(4)需要提高韧性时,应选用分子链较长的固化剂。
(3)增塑剂与增韧剂:增塑剂是一种能降低高分子化合物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,一般为低粘度、高沸点的物质。增塑剂能够增进固化体系的塑性,它能使粘合剂的刚性下降,提高弹性和改进耐寒性。增塑剂是一些具有单官能团或多官能团的化合物,其作用是削弱聚合物分子间的作用力,增加粘合剂体系的流动性和浸润扩散力,改变基料的脆性、开裂性,提高柔性、抗冲击性及伸长率等。增塑剂要求与基料有良好的相溶性。
(4)稀释剂:稀释剂是一种用于调节粘合剂粘度,提高渗透力、控制粘结剂干燥速度的液体。其中活性稀释剂因分子中具有活性基团,可参与粘合剂固化时的反应,而非活性稀释剂只共混于粘合剂体系中,起降低粘度作用。溶剂在胶粘剂中起着重要作用。由于用于配胶的高分子物质是固态或粘稠的液体,不便施工,而加入合适的溶剂可降低胶粘剂的粘度,使其便于施工。其次,溶剂能增加胶粘剂的润湿能力和分子活动能力,从而提高粘结力。再次,溶剂可提高胶粘剂的流平性,避免胶层厚薄不匀。胶粘剂用溶剂极性的大小,不但影响主体材料与被粘物的结合,也是与主体材料互溶性好坏的标志,因此选择溶剂要注意溶剂的极性。通常宜选择与胶粘剂基料极性相同或相近的溶剂。一般说来极性相近的物质具有良好的相溶性,因此,高分子材料的良溶剂必须是与其极性相同或相近的液体。其次,在选择溶剂时.一般要求选择挥发速度适当的溶剂或快、慢混合的溶剂。溶剂挥发过快,一方面会使胶液表面结膜、膜下溶剂来不及挥发掉;另一方面挥发是吸热过程,如挥发过快会使胶膜表面温度降低而凝结水汽,影响粘结质量,溶剂挥发过慢,需要延长晾置时间,影响工效。
(5)填料:填料是一些可用来降低固化过程的收缩率,改变热膨胀系数及粘合剂的硬度、力学强度、导电性、降低成本的物质。填料可以是有机的或无机的物质,一般来说金属及其氧化物填料可以增加硬度,改进力学强度。纤维填料可以提高抗冲击强度、抗屈服强度。而云母、石棉、玻璃粉可以改进电性能,某些填料还具有着色性能。在胶粘剂中适当地加入填料,可相对减少树脂的用量,降低成本,同时也可改善物理机械性能。
(6)偶联剂:为了改善粘结剂和被粘物体表面之间的粘结强度而使用的助剂。偶联剂是具有反应性基团的化合物,可与被粘物表面分子形成化学键合。偶联剂分子中含有特殊的极性和非极性基团,能通过分子间作用力或化学键力与胶层中对应的组分进行连接作用,从而增大胶层的内聚强度和粘结强度。偶联剂的作用:(1)偶联剂加入后增加了主体树脂分子本身的分子间作用力,提高了胶粘剂的内聚强度。(2)增加了主体树脂与被粘物之间的结合,起了一定的“架桥”作用。常用的偶联剂有:硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂等,使用最多的是硅烷偶联剂。常用硅烷偶联剂见表5-4,在具体施工时,使用偶联剂的方式有两种:一种将偶联剂配成1-2%的乙醇液,喷涂在被粘物的表面,待乙醇自然挥发或擦干后即可涂胶;另一种是直接将1-5%的偶联剂加到基体中去。
(7)其它助剂。如防老化剂、防霉剂等.
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