1、胶接技术常见的功能与应用1.粘接技术的定义粘接技术是借助胶粘剂在固体表面上所产生的粘合力，将同种或不同种材料牢固地连接在一起的方法。粘接的主要形式有两种:非结构型和结构型。非结构粘接主要是指表面粘涂、密封和功能性粘接，典型的非结构胶包括表面粘接用胶粘剂、密封和导电胶粘剂等;而结构型粘接是将结构单元用胶粘剂牢固地固定在一起的粘接现象。其中所用的结构胶粘剂及其粘接点必须能传递结构应力，在设计范围内不影响其结构的完整性及对环境的适用性。2.胶粘剂的功能胶粘剂的主要功能是将被粘接材料连接在一起。粘接组件内的应力传递与传统的机械紧固相比，应力分布更均匀，而且粘接的组件结构比机械紧固(铆接、焊接、过盈连接
2、和螺栓连接等方式)强度高、成本低、质量轻。如果薄壁件粘接物粘接到厚壁制品上，可充分发挥薄壁件的全部强度。而机械紧固和焊接结构的强度要受紧固件或焊点及其热感应区域的限制。用胶粘剂粘接的组件外观平整光滑，功能特性不下降。这一点对结构型粘接尤为重要。如宇航工业中的结构件外观平整光滑度高，这样有利于减少阻力与摩擦，将摩擦升温降低到到最低程度。故直升机的旋翼片全部用胶粘剂组装。用胶粘剂粘接紧密配合的电子或电器元件也避免有凹凸点，从中获益丰厚。导航电器运用胶粘剂组装可得到平整而无结构干扰的外表面。由于粘接接头中应力分布十分均匀，可使被粘接物的强度和刚度全部得以体现，而且还可减轻质量，如宇航器采用胶粘剂组装
3、消除了消极载荷，增大有效载荷，航程提高，运费降低。胶粘剂可用于金属、塑料、橡胶、陶瓷、软木、玻璃、木材、纸张、纤维等各种材料之间的粘接。对不同材料的接头处于可变温度时，胶粘剂可发挥其独特的使用效能。柔性胶可调节被粘接物的热膨胀特性差别，并能防止刚性坚固体系在使用环境中造成破坏。如果粘接组件在较高温度中使用，柔性胶粘剂可在不同材料间进行适宜地移动和迁移，通过移动或迁移过程可有效调节不同质材料间的热膨胀差异，达到牢固粘接成一体的目的。故而汽车、飞机等窗户与金属框架粘接常用胶粘剂来完成。密封实际上是一种连续粘接。这种粘接法很容易密封住粘接接头。防止产生破坏作用的液体和气体渗入。胶粘剂也可代替实心体或
4、泡沫垫圈，用于齿轮箱壳体、阀罩、汽车部件和其他工业部件的密封。由于胶粘剂多以液体状态使用，也可作灌封胶，如线路板、电机、电气和电子组件常用密封灌封胶。制品或零部件产生断裂或裂纹是常见的现象，常规的修复方法是采用焊接，然而焊接往往会使被修复物品产生热变形应力，尤其是薄壁件不宜采用这种焊接法。如果是难以焊接的材料(如钦合金)或在易发生爆炸的场合(如油罐、井下设备等)更不易采用焊接法修复，只能采用安全可靠的胶粘剂粘接法。铸造缺陷(气孔、堵孔)一直是铸造行业经常出现的问题，修复这些带缺陷零部件常用的方法需要技术工人消耗大量的材料和时(Hi 才能修好，不然就成为废品。利用专用填补胶进行修补既省力又省钱零
5、部件磨损和尺寸超差或划伤现象约占机械零部件失效率的 70 以上。传统的方法是采用堆焊、热喷涂、电镀、电刷度等。焊接或热喷涂会使零部件表面达到很高的温度，造成零部件变形或形成微观裂纹。影响零部件的尺寸精度和正常使用。而电镀和电刷镀尽管没有热影响，但镀层厚度要求严格，应用受限制，而采用胶粘剂表面粘涂技术修复方法简单易行，既无热影响又不受涂层厚度的限制，且能保证零件的耐磨性。“滴、冒、渗”现象是工业部门，特别是化工行业经常出现的一种情况。利用胶粘剂表面粘涂法堵漏十分安全方便、省时省力、质量可靠，有时在不影响生产的情况下，常压常温修复泄漏部位，达到重新密封的目的，尤其是石油、化工、制药、橡胶、食品等行
6、业易燃、易爆场合的设备维修及不停车带压堵漏方面显示出其独特的优越性。四种增强金属粘接常识1、金属表面处理为了在金属表面获得理想的粘接效果，要清除表面上不易于粘接的疏松氧化层、油污和其他物质，使金属表面变成具有高表面能、高活性和高有效的粘接面。其表面处理方法有：蒸汽或溶剂脱胎、酸或碱蚀处理、阳极氧化法等，针对不同的金属材料需要采用不同的处理。2、金属表面的浸润为了获得高强度的粘接，首先要求胶粘剂对被粘材料表面具有良好的亲和性，与被粘金属的整个表面完全接触。为了获得良好的浸润性，胶枯剂应具有较好的流动性。采用的方法：直接以聚合单体，缩聚单体或预聚体作胶粘剂;将固态树脂、弹性体等胶粘剂组分用有机溶剂
7、配成溶液;使热熔型的胶粘剂体系受热熔融流动;具有压敏性的胶粘剂受压产生流动性。3、金属的表面结构及其表面活性金届的表面性质与内部特性是不同的，金属表面结构和状态影响胶接强度，金属表面的氧化层在某些状态下有利于粘接，某些状态下不利于粘接。金属表面活性大，利于与胶粘剂聚合物产生物理吸附，提高胶接强度，但也易与其它物质吸附，不利粘接。4、金属表面张力(表面能)在粘接过程中，胶接强度与胶粘剂对被粘物表面的湿润及接放角有一定关系，一般情况下胶粘剂被粘表面的润湿性好，接触角小则胶接强度变大。一般纯金属的表面能是高的。而胶粘剂用的有机聚合物往往具有低表面能。从热力学的观点出发一般的有机聚合物胶粘剂能够很好地
8、润湿金属面。但金属表面常被一些有机或无机化合物所污染，致使纯金属表面能发生大的改变。假如污染物是一种表面能低的物质，则金属表面能便随之下降，接触角增大，润湿性变差。什么是压敏胶？pressure sensitive adhesive 压敏胶粘剂的简称。是一类具有对压力有敏感性的胶粘剂。主要用于制备压敏胶带。一般压敏胶的剥离力（胶粘带与被粘表面加压粘贴后所表现的剥离力）胶粘剂的内聚力（压敏胶分子之间的作用力）胶粘剂的粘基力（胶粘剂与基材之间的附着力）。这样的压敏胶粘剂在使用过程中才不会有脱胶等现象的发生。压敏胶按照主体树脂成分可成分可分为橡胶型和树脂型两类。橡胶型又可分为天然橡胶和合成橡胶类；树
9、脂型又主要包括丙烯酸类、有机硅类以及聚氨酯类。橡胶类压敏胶除主要成分为橡胶外，还要加入其他辅助成分，如增粘树脂、增塑剂、填料、粘度调整剂、硫化剂、防老剂、溶剂等配合而成。而树脂类压敏胶除主体树脂外，还需加入消泡剂、流平剂、润湿剂等助剂。 除以上分类方法外压敏胶还可按照分散介质不同，分为水性和溶剂型压敏胶；又可按用途不同分为包装、保护、绝缘、警示、标示、文具等产品。目前市场上看到的以聚丙烯封箱、美纹纸（皱纹纸）、PVc 电工胶带为多。 压敏胶主要是丙烯酸系和橡胶系的溶剂型或胶乳型胶粘剂。由于高速操作、合理涂布、排除溶剂公害问题的需要，发展了暖熔压敏胶，集热熔胶和压敏胶的特点于一体，无溶剂，无污染
10、，使用比较方便。它在熔融状态下进行涂抹，冷却固化后施加轻度指压就能起到粘合作用。它的应用范围很广，可用于尿布、妇女用品、双面胶带、标签、包装、医疗卫生、书籍装订、表面保护膜、木材加工、壁纸及制鞋等方面。其中，包装用 HMPSA 消费量最大， 几乎占总量的一半。热熔压敏胶主成分较多应用苯乙烯类热塑弹性体。热熔压敏胶优点是无溶剂，因而无大气污染，且生产率高。但缺点是耐热性、内聚力不足。新的 SEBS、SEPS、环氧化 SBS 等热塑性弹性体，用于制备更高性能的暖熔压敏胶。 新的丙烯酸酯嵌段共聚体耐热性、氧化稳定性、UV 稳定性、对 HDPE、不锈钢、玻璃、聚苯乙烯、丙烯酸板、聚碳酸酯、尼龙、聚丙稀
11、等材料良好粘合，可用于制医用带、透明膜、标签等。丙烯酸聚合物配合水溶性聚合物制成能水分散的热熔压敏胶。丙烯酸聚合物在弱碱水溶液中分散成 100 以下非粘着性的粒子，容易分离，适用于旧纸回收。含二苯甲酮基的丙烯酸酯单体共聚得到低 Tg 的丙烯酸共聚体。制暖熔压敏胶，受 UV 照射易交联，优点是不需添加光引发剂， 也无引发剂残留问题。能低温(120140)暖熔涂布，低 VOC、低臭气、无皮肤刺激性、热稳定性良好。压敏胶的组成胶粘带是胶粘剂中特殊类型,即将胶液涂于基材上加工成带状并制成卷盘供给的,包括溶剂活化型胶粘带、加热型胶粘带和压敏胶粘带。例如医学上日常用的橡皮膏和电气绝缘胶即属于压敏胶粘带.压
12、敏胶带的组成压敏胶粘剂 基材底层处理剂背面处理剂隔离纸压敏胶的主要成分包括橡胶型和树脂型。如聚丙烯酸酯或聚乙烯基醚两类，基材要求均匀，伸缩性小的且对溶剂浸润性好，包括：(1)织物类的如棉布， 玻璃布或无纺布等。(2)塑料薄膜类如 PE， PP，PVC 和聚酯薄膜。(3)纸类如牛皮纸，玻璃透明纸等。基材原度在 0.1-0.5 之间.底层处理剂的作用是增加胶粘剂与基材间的粘附强度,以便揭除胶粘带时不会导致胶粘剂与基材脱开而玷污被粘表面,并使胶粘带具有复用性。常用的底层处理剂是用异氰酸酯部分硫化的氯丁橡胶,改性的氯化橡胶.背面处理剂一般由聚丙烯酸酯,PVC,纤维素衍生物或有机硅化合物等材料配制而成的
13、.可以起到隔离剂作用.双面胶粘带如须加一层隔离纸如半硬 PVC 薄膜,PP 薄膜或牛皮纸.压敏胶的粘附特性压敏胶不需加暖，用指压即可粘接，是一种抗剥离强度的胶粘剂，其粘附特性为四大要素：T(快粘力)胶粘剂层的内聚强度；K-粘基力即胶粘剂与基材之间的粘附力。压敏胶的配合 1、天然橡胶基体的压敏胶：例如医用橡皮膏和电工绝缘胶带。2、合成橡胶基体的压敏胶：常用丁苯橡胶，聚异丁烯和基橡胶作主要成分。例如透明压敏带是聚异丁烯弹性体的高分子与半液体按一定比例混和后涂于透明基材上的。3、烯类聚合物压敏胶带。主要是聚乙烯苯醚和聚丙烯酸酯两类。压敏胶粘剂性能的影响主要成分的影响压敏胶粘剂的性能因组成不同而异。橡
14、胶型压敏胶主要是以天然橡胶为主要原料，由于相对分子质量高，玻璃化温度低，与增粘树脂相容性好，故制得的压敏胶持粘力很好，低温性能也好，快粘性和粘合力都比较好。主要缺点是耐老化较差。丙烯酸酯压敏胶主要是由丙烯酸酯单体共聚而成，透明性、内聚强度和粘合性能均好，尤其是对极性被粘物表央和多孔表面有良限的粘合性能，耐老化性极佳。暖塑性弹性体压敏胶主要成分是苯乙烯系弹性体 SIS 和 SBS。制得的溶剂型压敏胶高跑龙套含量低粘度，内聚强度高，剥离强度大。因分子结构中含有双键故不耐老化，但经氧化后耐老化性能会有很大改善。有机硅压敏胶以硅橡胶和硅树脂为主要成分。 耐高低温性能非常好。对聚烯烃和氟聚合物有良好的粘
15、合性能。相对分子质量及其分布的影响相对分子质量及其分布对压敏胶的各种性能都有很大影响。当减小压敏胶的相对分子质量时可以降低本体粘度， 有利于对被粘物表面的湿润，从而提高界面粘合力。但相对分子质量过低时，内聚强度差，剥离时胶层易发生内聚破坏。增大相对分子质量可以提高内聚力，但相对分子质量过大又会阻碍分散和湿润。因此， 压敏胶的相对分子质量必须在一定的范围内才能获得良好的粘合性能。相对分子质量分布也有较大影响，一般较宽相对分子质量分布的压敏胶则有较好的粘合性能。玻璃化温度影响玻璃化温度 Tg 对压敏胶的性能影响很大，Tg 不同的压敏胶其室温下本体粘度和平共处弹性模量增大，剥离强度降低，会失去压敏性
16、。Tg 过低， 内聚强度低，会产生剥离破坏，因此，压敏胶粘剂的 Tg 必须保持在一定的温度范围内一般为-20600C。热塑性弹体压敏胶组成与配合暖塑性弹性体是 1963 年之后发展起来的新型合成橡胶，具有热塑性塑料的呆溶性和热加工性，不需化学交联室温下就有硫化橡胶的弹性。因此，又称为第 3 代橡胶。比较典型的热塑性弹性体是 A-B-A 嵌段共聚物，是由苯乙烯(St)、二烯烃(D)、苯乙烯(St)三元共聚而成。简称为 SDS。详细的品种有 SBS 和 SIS 等，它独特结构使其不经塑炼便可在某些有机溶剂中，同时在高温下又有较低的熔融粘度。通过添加与聚苯乙烯(PS)、聚丁二烯(PB)和聚异戊二烯(
17、PI)相容性不同的成分来制备性能不同的压敏胶。由于 PB 和 PI 段中存在不饱和键，还可用接枝共聚的方法进行改性。暖塑性弹性体压敏胶主要有溶剂型压敏胶和热熔压敏胶两大类。组成与配合暖塑性弹性体压敏胶是由 SBS、SIS、增粘树脂、软化剂、防老剂、着色剂等组成，只有各组分配合适当，才能制得性能优异的压敏胶。 一、SBS 和 SIS SBS 为苯乙烯-丁二烯三元嵌段共聚物，SIS 为苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯三元嵌段共聚物，都具有橡胶和塑料的双重特性，来源容易、价格适中，非常适宜用作压敏胶粘剂的弹性体组分。SBS 按其结构可分为线型和星型两类。线型结构相对分子质量较低，溶解性好。但内聚强度不足；星
18、型结构相对分子质量较高， 内聚强度较大，但熔融温度高。因此，制造压敏胶粘剂应当选用线型结构的 SBS。苯乙烯(St)与丁二烯(Bd)相对含量之比对性能有较大影响。St/Bd 大，粘度变小，粘合力大，但弹性和耐寒冷较差；St/Bd 小，粘度增大，弹性增加，但粘接强度和耐暖性降低。作为压敏胶用的 SBS 一般选用St/Bd 为 30/70。SIS 为不相容的两相结构，PS 分散到聚异戊二烯连续相中，起到“硫化“和补强作用。结构中存在着聚异戊二烯嵌段，具有多个甲基侧链，粘合力较强，比 SBS 更适宜制造压敏胶， 尤其是热熔压敏胶。SIS 的玻璃化温度为 Tg1-550C，Tg21000C，弹性大，不
19、耐老化， 耐水、醇、弱酸、弱碱。酯类、酮类、芳香、烃类化合物能使 SIS 溶解或溶胀。二、增粘树脂暖塑性弹性体 SIS 本身并没有初粘性，必须加入增粘树脂才具有压敏性能。压敏胶性能优劣的关键是胶粘剂的粘弹性增粘剂的作用主要是赋予压敏胶必要的粘性，由于暖塑性弹性体具有两相聚集态结构，选用增粘树脂时必须考虑它与弹性体两相的相容性。与暖塑性弹性体中橡胶相(PB、PI)相容的增粘树脂有松香和松香脂、萜烯树脂、C5 石油树脂等，赋予压敏胶的粘性，与塑料相(PS)相容的增粘树脂有古马隆树脂、芳烃石油树脂、PS 树脂等，可改善压敏胶的内聚力。还有一些与两相都相容的增粘树脂，如高软化点的萜烯酚醛树脂、低软化点
20、的芳烃石油树脂。酚醛树脂则与暖塑性弹性体的两相都不相容。加渗透增粘树脂与 SBS、SIS 混合后，由扭辫分析(TBA)测得两相的玻璃化温度发生了变化从而影响压敏胶粘剂和性能。萜烯树脂使 PB 相的 Tg 有较大提高，PS 相的 Tg 略有降低；松香树脂对 PB 相的 Tg 影响较大。而对 PS 相的 Tg影响较小；C5 石油树脂 PB 相 Tg 提高较小，但 PS 相的 Tg 变化很大；芳烃石油树脂(C9)与两相相容性不很高， 对 Tg 影响都不大。萜烯树脂体系性能最佳，具有较好的快粘性和剥离强度，且有较适中的持粘性。C9 石油树脂的综合性能最差。暖塑性弹性体为两相不同的结构，除了选用萜烯树脂
21、为主增粘树脂，最好还要加入适当量的其他增粘树脂，以调节压敏胶的综合性能。这种采用混合增粘树脂的方法，则会获得性能更好的压敏胶粘剂。增粘树脂的用量一般与暖塑性弹性体等量或稍多，随着增粘树脂的用量增加，压敏胶的剥离强度提高， 当剥离强度达到峰值之后，增粘树脂再增加反而会场使剥离强度急剧下降。胶粘剂的种类与发展方向聚乙烯醇缩甲醛(即 107 胶)主要用于内墙涂料、装修、贴壁纸和水泥增强剂等,经测定,绝大多数的 107 胶中游离甲醛含量均在 1050g/ kg ,是国家颁布的 GB18583 -001 强制性标准(甲醛小于 1g/ kg) 的 1050 倍,GB18583 -001 标准的强制执行,将
22、会导致很多的中小型和乡镇 107 胶生产厂停产或转产。今后将以完全不含甲醛的“界面剂”或其他胶粘剂来取代,从北京等地的使用情况来看,界面剂不仅具有生产简易,粘接性好等 107 胶的优点,而且价格与 107 胶相差无几,是一种值得大力推广的环保型胶粘剂。氯丁胶和 SBS 胶氯丁胶(俗称万能胶) ,主要用于室内装饰、装修、木器加工、箱包和制鞋等行业,应用广泛,市场需求量大。氯丁胶含有大量的挥发性有机溶剂。目前,氯丁胶中使用的有机溶剂种类较多,但总的可分为低毒和无毒型溶剂,如乙酸乙酯、120 汽油、丙酮等,有毒型和毒性较大的溶剂,如苯、甲苯、卤代烃等。毒性较大的苯类溶剂在欧美和日本等发达国家早已禁止
23、使用,而在我国由于它的价格便宜,仍有不少厂家使用,据全国胶粘剂质检中心的测定,不少氯丁胶产品中苯的含量高达 104g/ kg ,甲苯含量为 300500g/ kg ,严重地污染环境和伤害消费者的健康。这次国家颁布的 GB18583 2001 强制性标准,封杀了用于室内装饰装修以苯为溶剂的氯丁胶,并对甲苯和总的挥发性有机物也做出了严格的限量。目前,很多生产厂家在调整产品结构,有的以 SBS 胶来取代氯丁胶,SBS 胶将会有较大增长,但值得注意的是有些厂家在生产 SBS 胶时,使用毒性较大的卤代烃为溶剂(如:1 ,2 - 二氯乙烷、二氯甲烷等) ,这将会对消费者产生新的伤害。水基胶和热熔胶水基胶主
24、要包括丙烯酸酯乳液、聚乙酸乙烯酯乳液和 VAE 乳液,它们广泛用于内外墙涂料、木材和纸加工、地毯、纺织、粘合剂等许多行业。2001 年产量共计 85. 9 万吨, 比 2000 年增长 13. 2 %。热熔胶和热熔压敏胶由于近年来在制鞋业、商标广告业和医疗卫生业的需用量迅速增加,2001 年产量达到 6. 5 万吨,比 2000 年增长了 12.1 % ,由于这两类胶粘剂均不含有机溶剂,在生产和使用过程中基本上无三废排放,不污染环境,实属环保型产品,日益受到人们的青睐。它们是各类胶粘剂中发展最快的胶种。聚氨酯胶和环氧树脂胶近年来,由于我国的汽车制造业、建筑业、制鞋业、家用电器业和食品包装业的快
25、速发展,对聚氨酯胶、聚氨酯密封胶和密封结构胶的需求量增大,因此,聚氨酯胶的年增长率保持在 10 %以上。目前,我国聚氨酯胶基本上是溶剂型的,不仅含有大量有机挥发物,而且还有少量的游离甲苯二异氰酸酯(TD1) ,这次国家公布的 GBl8583 - 2001 强制性标准,对用于室内装饰装修的聚氨酯胶中总的挥发有机物限量为小于 750g/ L 、TD1 含量为小于 10 g/ kg。由于环氧树脂胶的韧性差、价格贵、生产难度大等原因,影响了它的推广和使用。近年来,通过对其改性,如用聚氨酯、丙烯酸酯、有机硅等改性制得的环氧树脂胶,其韧性和力学性能均有较大的提高。有机硅改性的聚氨酯密封胶加工工艺有机硅改性的聚氨酯密封胶加工工艺，其组分为：聚醚多元醇、聚合度为618 的端羟基聚甲基硅氧烷、异氰酸酯、催化剂苯甲酰氯;活泼氢化合物、催化剂二月桂酸二丁基锡和填料混合制成。工艺步骤为：制取 A 组分，本步分为：第一、将聚醚多元醇和异氰酸酯加入带有温度计、冷凝器、搅拌装置和通气管的烧瓶中。第二、将上步中的物料缓慢加热。第三，将硅烷缓慢滴入反应体系中，用滴定法测定 NCO 基团的含量，密闭保存;制取 B 组分。本步分为：1、将物料混合，然后搅拌分散，研磨机研磨后，待用。2、将分散好的 B 组分倒入另一反应器中，搅拌脱水，然后密闭储存，得 B组分，具有高弹性、低温柔顺性、耐磨性、耐温、耐水、耐老化的优点。
