膠粘劑的組成與分類、膠接工藝，此文說的透徹！

膠接是透過具有黏附能力的物質，把同種或不同種材料牢固地連線在起的方法。具有黏附能力的物質稱為膠粘劑或黏合劑，被膠接的物體稱為被粘物，膠鑽劑和被黏物構成的元件稱為膠接接頭。

其主要優點是操作簡單、生產率高；工藝靈活、快速、簡便；接頭可靠、牢固、美觀產品結構和加工工藝簡單；省材、省力、成本低、變形小。容易實現修舊利廢接技術可以有效地應用於不同種類的金屬或非金屬之間的聯接等。

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膠粘劑的組成與分類

一 膠粘劑的組成

現在使用的膠粘劑均是採用多種組分合成樹脂膠粘劑，單一組分的膠粘劑已不能滿足使用中的要求。合成膠粘劑由主劑和助劑組成，主劑又稱為主料、基料或粘料；助劑有固化劑、稀釋劑、增塑劑、填料、偶聯劑、引發劑、增稠劑、防老劑、阻聚劑、穩定劑、絡合劑、乳化劑等，根據要求與用途還可以包括阻燃劑、發泡劑、消泡劑、著色劑和防黴劑等成分。

1.主劑

主劑是膠粘劑的主要成分，主導膠粘劑粘接效能，同時也是區別膠粘劑類別的重要標誌。主劑一般由一種或兩種，甚至三種高聚物構成，要求具有良好的粘附性和潤溼性等。通常用的粘料有:

·天然高分子化合物

如蛋白質、皮膠、魚膠、松香、桃膠、骨膠等。

2)合成高分子化合物

①熱固性樹脂，如環氧樹脂、酚醛樹脂、聚氨酯樹脂、脲醛樹脂、有機矽樹脂等。

②熱塑性樹脂，如聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醇及縮醛類樹脂、聚苯乙烯等。

③彈性材料，如丁腈膠、氯丁橡膠、聚硫橡膠等。

④各種合成樹脂、合成橡膠的混合體或接枝、鑲嵌和共聚體等。

2.助劑

為了滿足特定的物理化學特性，加入的各種輔助組分稱為助劑，例如：為了使主體粘料形成網型或體型結構，增加膠層內聚強度而加入固化劑(它們與主體粘料反應併產生交聯作用)；為了加速固化、降低反應溫度而加入固化促進劑或催化劑；為了提高耐大氣老化、熱老化、電弧老化、臭氧老化等效能而加入防老劑；為了賦予膠粘劑某些特定性質、降低成本而加入填料；為降低膠層剛性、增加韌性而加入增韌劑；為了改善工藝性降低粘度、延長使用壽命加入稀釋劑等。包括：

1）固化劑

固化劑又稱硬化劑，是促使黏結物質透過化學反應加快固化的組分,它是膠粘劑中最主要的配合材料。它的作用是直接或透過催化劑與主體聚合物進行反應，固化後把固化劑分子引進樹脂中，使原來是熱塑性的線型主體聚合物變成堅韌和堅硬的體形網狀結構。

固化劑的種類很多，不同的樹脂、不同要求採用不同的固化劑。膠接的工藝性和其使用效能是由加人的固化劑的效能和數量來決定的。

2）增韌劑

增韌劑的活性基團直接參與膠粘劑的固化反應，並進入到固化產物最終形成的一個大分子的鏈結構中。沒有加入增韌劑的膠粘劑固化後，其效能較脆，易開裂，實用性差。加入增韌劑的膠接劑，均有較好的抗衝擊強度和抗剝離性。不同的增韌劑還可不同程度地降低其內應力、固化收縮率，提高低溫效能。

常用的增韌劑有聚醯胺樹脂、合成橡膠、縮醛樹脂、聚碸樹脂等。

3）稀釋劑

稀釋劑又稱溶劑，主要作用是降低膠粘劑粘度，增加膠粘劑的浸潤能力，改善工藝效能。有的能降低膠粘劑的活性，從而延長使用期。但加入量過多，會降低膠粘劑的膠接強度、耐熱性、耐介質效能。

常用的稀釋劑有丙酮、漆料等多種與粘料相容的溶劑。

4）填料

填料一般在膠黏劑中不發生化學反應，使用填料可以提高膠接接頭的強度、抗衝擊韌性、耐磨性、耐老化性、硬度、最高使用溫度和耐熱性，降低線膨脹係數、固化收縮率和成本等。常用的填料有氧化銅、氧化鎂、銀粉、瓷粉、雲母粉、石棉粉、滑石粉等。

5）改性劑

改性劑是為了改善膠黏劑的某一方面效能，以滿足特殊要求而加入的一些組分，如為增加膠接強度，可加入偶聯劑，還可以加入防腐劑、防黴劑、阻燃劑和穩定劑等。

二 膠粘劑的分類

膠粘劑的品種繁多，組成不同，用途各異，分類方法如下。

1.按來源可分為天然膠粘劑和合成膠粘劑

天然膠粘劑的原料主要來自天然，如動物膠有骨膠、蟲膠、魚膠等；植物膠有澱粉、松香等。合成膠粘劑就是由合成樹脂或合成橡膠為主要原料配製而成的膠粘劑，如熱固型膠粘劑有環氧、酚醛、丙烯酸雙脂、有機矽、不飽和聚酯等。橡膠型膠粘劑有氯丁橡膠、丁腈橡膠、矽橡膠等。熱塑性膠粘劑有聚醋酸乙烯脂、乙烯，醋酸乙烯脂等。

2.按用途可分為通用膠粘劑和專用膠粘劑

通用膠有一定的膠接強度，對一般材料都能進行膠接，如環氧樹脂等。專用膠粘劑中有金屬用、木材用、玻璃用、橡膠用、聚乙烯泡沫塑膠用等膠粘劑。

3.按膠接強度可分為結構膠粘劑和非結構膠枯劑

結構膠枯劑膠接的接頭抗剪下強度可達7MPa，不僅有足夠的剪下強度，而且具有較高的不均勻扯離強度，能長時間內承受振動、疲勞和衝擊等載荷，同時還具有一定的耐熱性和耐候性。非結構膠粘劑在較低的溫度下有一定的強度，隨著溫度的升高膠接強度迅速下降，所以這類膠粘劑主要用於膠接不重要的零件，或用於臨時固定。

4。按膠粘劑固化溫度可分為室溫固化膠粘劑、中溫固化膠粘劑、高溫固化膠粘劑。室溫是指溫度小於30℃，中溫是指30～99℃，高溫是指大於100℃以上能固化的膠粘劑。

5。按膠粘劑基料物質可分為樹脂型、橡膠型、無機及天然膠粘劑等。

6。按其它特殊效能可分為導電、導磁、點焊膠粘劑等。

膠接工藝

膠接工藝包括膠接前的準備、接頭設計、配製膠粘劑、塗敷、合攏、固化和質量檢測等。

一 膠接前的準備

膠粘劑對被膠接材料膠接強度的大小，主要取決於膠粘劑與被膠接物之間的機械連線，分子間的物理吸附，相互擴散及形成化學鍵等因素綜合作用的結果。被膠接物表面的結構狀態對膠接接頭強度有著直接的影響。

被膠接物在加工、運輸、儲存過程中，表面會存在氧化、油汙、灰塵及其它雜質等，在膠接前必須清除乾淨。

常用的表面清除方法有脫脂處理法、機械處理法和化學處理法。

1.表面脫脂處理法

有機溶劑去油，目前用的脫脂方法有有機溶劑法、鹼液法與表面活性劑法。常用的脫脂溶劑有丙酮、甲苯、二甲苯、三氯乙烯、四氯化碳、醋酸乙脂、香蕉水、汽油等。對於大批次小型膠接件，可採用三氯乙烯蒸氣槽內放置半分鐘左右除油脂。對於大面積的膠粘表面，採用從上至下或從左到右一個方向清洗。採用溶劑脫脂時，應有一定的晾乾時間，防止膠接表面殘留溶劑影響接頭強度。對採用鹼液清洗的膠接表面，清洗後必須再用熱水、冷水把表面的鹼液沖洗於淨，後用熱風乾燥。

使用後的膠接物，表面容易吸附或沉積油汙。如果允許高溫處理，可將膠接物置於200～250℃熱風乾燥箱中，使油脂滲出，然後用於淨棉紗揩擦，再用溶劑除油。特別強調的是溶劑一定要離開火源，以防意外事故。

2.機械處理法

機械處理常用的手工工具有鋼絲刷、銅絲刷、刮刀、砂紙、風動工具等；機械方法有車削、刨削、砂輪打磨、噴砂等。採用機械方法處理表面，給表面提供了適當的粗糙度，增加了有效的膠接面積，改善了膠接效能。

3.化學處理法

化學處理法有酸性溶液和鹼性溶液兩種處理方法。經化學處理的金屬可在表面形成一層均勻緻密、堅固的活性層，該活性層容易使膠粘劑潤溼展開，可明顯提高膠接強度。對允許化學處理的聚合物，如聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、氟橡膠等，可使表面變成帶有極性基團，提高了表面的自由能，增加了潤溼性，能大幅度地改善膠接強度。

二 膠接接頭設計

1）膠接接頭幾種受力形式

一個膠接接頭在實際的使用中，不會只受到一個方向的力，而是一個或幾種力的集合。為了便於受力分析，把實際的膠接接頭受力簡化為剪下力、拉力、剝離、劈裂幾種形式（圖1）。

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2.設計膠接接頭時應遵守以下原則

製造一個高質量的膠接接頭主要與膠粘劑的效能、合理的膠接工藝和正確的膠接接頭形式等三個方面有著密不可分的關係。設計膠接接頭時應考慮以下幾點。

1）儘可能使膠接接頭膠層受壓、受拉伸和剪下作用，不要使接頭受剝離和劈裂作用，如圖2所示。圖2（b）接頭膠層的受力要好於圖2（a）。對於不可避免受剝離和劈裂的，應採用圖3所示的措施來降低膠層的受剝離和劈裂作用。

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圖2 接頭受力對比

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圖3 降低膠層受剝離和劈裂的措施

2）合理設計較大的膠接接頭面積，提高接頭承載能力。

3）為了進一步提高膠接接頭的承載能力，應採用膠-焊、膠-鉚、膠-螺栓等複合聯結的接頭形式，如圖4所示。

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圖4 複合聯接形式

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4）設計的膠接接頭應便於加工，表1是幾種常用的膠接接頭形式。

三 膠粘劑的配製與塗敷

1.膠粘劑的配製

膠粘劑配製的效能的好壞將直接影響膠接接頭的實用效能，因此，配製膠粘劑要科學合理，配製要按合理的順序進行。

膠粘劑有單組分、雙組分和多組分等多種型別。單組分的膠粘劑可直接使用。配製雙組分或多組分的膠粘劑時，必須準確計算、稱取各組分的質童，質量誤差不得超過2%～5%。固化劑用量過多，會使膠層變脆；加入量不足則膠粘劑的固化不完全。

膠粘劑在配製前，應放在溫度為15～25℃（特殊的品種例外）、陰暗不透明、對膠粘劑沒有破壞作用的密閉容器內。

配製膠粘劑要根據用量而定。用量小可採用手工攪拌；用量較大時，應選用電動攪拌器進行攪拌。攪拌中各組分一定要均勻一致。對一些相容性差、填料多、存放時間長的膠粘劑，在使用前要重新進行攪拌。對粘度變大的還需加人溶劑稀釋後攪拌。

2.膠粘劑的塗敷

塗敷就是採用適當的方法和工具將膠粘劑塗敷在膠接部位表面。塗敷方法有刷塗、浸塗、噴塗、刮塗等。

根據膠粘劑使用目的，膠粘劑的粘度，被膠接物的性質，可選用不同的塗膠方法。如果配製時的氣溫過低，膠粘劑枯度過大，可採用水浴加熱或先將膠枯劑放人烘箱中預熱。

塗敷的膠層要均勻，為避免粘合後膠層記憶體有空氣，塗膠時均採用由一個方向到另一個方向塗敷，速度以2～4cm/s為宜。膠層厚度一般為0。08～0。15mm。

對溶劑型膠接劑和帶孔性的被膠接物，需塗膠2～3遍，在塗敷第二道前，要準確掌握第一道膠溶劑揮發完全後再塗第二遍。如果膠層內殘存過多的溶劑會降低膠接強度，但過分乾燥膠層會失去粘附性。

對於不含溶劑的熱固性膠粘劑，塗敷後要立即粘合，避免長時間放置吸收空氣中的水分，或使固化劑（如環氧膠粘劑的脂肪胺類固化劑）揮發。

四 膠黏劑的固化

所謂固化就是膠粘劑透過溶劑揮發、熔體冷卻、乳液凝聚等物理作用，或透過縮聚、加聚、交聯、接枝等化學反應，使其膠層變為固體的過程。

膠接物合攏後，為了獲得硬化後所希望的聯接強度，必須準確地掌握固化過程中壓力、溫度、時間等工藝及引數。

1.固化壓力

加壓有利於膠粘劑對錶面的充分浸潤、排出膠層內的溶劑或低分子揮發物、控制膠層厚度、防止因收縮引起的被膠接物之間的接觸不良、提高膠粘劑的流動性等。

適中的壓力可很好地控制膠層厚度，充分發揮膠粘劑的膠接作用，保證膠層中無氣孔等。加壓的大小與膠粘劑及被膠接物的種類有關，對於脆性材料或加壓後易變形的塑膠，壓力不易過大。一般情況下，對無溶劑膠粘劑比溶劑性膠粘劑加壓要小；對環氧樹脂膠粘劑，採用接觸壓力即可。圖5為常用的幾種加壓方法簡圖。

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圖5常用加壓方法

2.溫度和時間

固化溫度主要根據膠粘劑的成分來決定。固化溫度過低，基體的分子鏈運動困難，致使膠層的交聯密度過低，固化反應不完全，要使固化完全必須增加固化時間；如果溫度過高會引起膠液流失或使膠層脆化。固化溫度高低均會降低接頭的膠接強度。對一些可在室溫下固化的膠粘劑，透過加溫可適當加速交聯反應，並使固化更充分、更完全，從而縮短固化時間。

固化溫度與固化時間是相輔相成的，固化溫度越高，固化時間可短一些；固化溫度越低，固化時間應長一些。表2是幾種膠粘劑的固化條件、使用溫度。

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