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        膠黏劑開發設計原理全析
        時間:2021年01月06日  瀏覽:

        膠黏劑的應用領域非常廣泛,涉及到建筑、包裝、航天、航空、電子、汽車、機械、設備、醫療衛生、輕紡等國民經濟的各個領域。正是由于膠黏劑應用的廣泛性,所以膠黏劑的種類數以千計,那么實際生產中,如何開發設計一款合適的膠黏劑呢?本文將從以下五個方面為大家簡單介紹膠黏劑開發設計的基本原理和步驟。


        一、膠黏劑開發設計的基礎知識

        二、膠黏劑開發設計原理

        三、配方優化設計的方法

        四、膠黏劑固化工藝的設計

        五、改變膠黏劑性能的設計原則


        在開發設計膠粘劑種類之前,我們先了解下關于膠粘劑的一些基礎知識。


        一、膠黏劑開發設計的基礎知識

        膠黏劑的定義:通過界面的粘附和物質的內聚等作用,能使兩種或兩種以上的制件或材料連接在一起的天然的或合成的、有機的或無機的一類物質,統稱為膠黏劑(adhesive)又叫粘合劑,習慣上稱為膠。(通過黏合作用。能使被粘物結合在一起的物質)

        粘接(粘合):指兩個表面靠化學力、物理力或者兩者兼有的力使之結合在一起的狀態。

        膠黏劑首先必須在被粘物表面粘附,這是由于兩相之間產生粘合力,該力來源于次價鍵力或主價鍵力。

        內聚:即單一物質內部各粒子靠主價鍵力(包括離子鍵、共價鍵、配位鍵、金屬鍵等)、次價鍵力(包括范德華力、氫鍵)結合在一起的狀態。膠黏劑的內聚力與分子間力、相對分子質量、交聯程度、結晶和分子纏繞等因素有關。


        膠黏劑的要求:

        1:不論出于何種狀態,當涂布時都應呈液態

        2:對被粘結物表面能夠完全鋪展,充分潤濕

        3:必須能夠通過某種方式而使液體轉變為固體或凝膠狀態,形成堅韌而穩定的膠層

        4:固化后應有一定的強度。能夠可靠的連接,傳遞應力,抵抗破壞

        5:可耐 0℃以上的溫度,并經受一定時間的考驗


        1.1膠黏劑的分類


        1.1.1:按照外觀分類

        1:溶劑型

        2:乳液型(水性)

        3:膏狀或糊狀

        4:固體型

        5:膜狀型


        1.1.2:按照固化方式分

        水基蒸發型、溶劑揮發型、熱熔型、化學反應型、壓敏型


        1.2膠黏劑的基本組成:

        膠黏劑的組分包括基料、固化劑、溶劑、增塑劑、填料、偶聯劑、交聯劑、促進劑、增韌劑、增粘劑、增稠劑、稀釋劑、防老劑、阻聚劑、阻燃劑、引發劑、光敏劑、消泡劑、防腐劑、穩定劑、絡合劑、乳化劑。


        1.2.1 基料的種類:

        基料是膠黏劑的主要成分、主劑或主體聚合物,起粘合作用。按照化學的成分的不同,基料的來源有無機化合物和有機化合物。有機化合物是高分子合成類的高分子基料。


        1.2.1.1常用的有機化合物

        熱固性合成樹脂:酚醛樹脂、環氧樹脂、氨基樹脂、聚氨酯樹脂、不飽和聚酯和丙烯酸樹脂。

        特點:低相對分子量的高聚物或預聚物制成膠黏劑后,在使用過程中通過加熱或加入固化劑,或兩者均有的條件下,固化成為不溶或不熔的網狀高分子,其特點是施膠時膠液易擴散滲透、固化后粘結強度高、韌性好、耐蠕變性、耐熱性好。但是熱固性樹脂膠黏劑固化過程中易產生體積收縮和內應力,使粘結強度下降??梢约尤胩盍系雀男詣┘右詮浹a。

        熱塑性合成樹脂:橡膠類基料、天然高分子材料、水性膠乳類

        特點:高相對分子質量的高聚物或預聚物,但是相對分子質量不能太高,否則在施膠時,膠液不易擴散滲透,主要應用在對粘結強度不高的場合。


        橡膠類基料膠黏劑:

        橡膠的特點:高彈性、粘結時成膜性能良好、膠膜富有柔韌性、具有優異的耐屈繞性、抗震性和蠕變性能,適用于動態下部件的粘結和不同熱膨脹系數材料之間的粘結,

        常用的橡膠有:天然乳膠、氯丁橡膠、丁腈橡膠、丁苯橡膠、丁基橡膠、SBS等


        1.2.1.2膠黏劑基料的選擇原理

        根據膠黏劑應用的對象、應用的場合及應用的性能選擇。同時分子基料的分子結構與粘結性能的關系甚為密切。


        1:高分子材料的極性

        含有極性基團的基材膠黏劑對極性材料的粘結性能較好,而對非極性材料較差;反之相同。


        2:高分子材料的結晶性能

        適當的結晶性能能夠提高高分子材料本身的內聚強度和粘結力,有利于粘結。但是結晶性能太高,分子中的極性基團受束縛,不利移動,其溶解性能也差,粘結性能變差


        3:高分子材料的分子量

        分子量小,分子的活動能力和膠液對被粘材料的濕潤能力強,但是太小,材料的內聚力太低,造成粘結強度偏低。一般選擇分子量較為均勻的樹脂。


        1.2.2固化劑(硬化劑)

        使基態原料通過化學反應,發生聚合、縮聚或交聯反應轉變為線性高聚物或者網狀高聚物,是膠接接頭具有力學強度和穩定性的物質。


        固化劑的選擇:

        1:最好是液體的無毒、無色、無味的物質

        2:固化劑與被固化物反應要平穩,放熱量少,以減少膠層的內聚力

        3:耐熱性,選用分子中具有反應基團較多的固化劑

        4:韌性,選用分子鏈較長的固化劑


        1.2.3膠黏劑溶劑

        指能夠降低某些固體或者液體分子間力,而使被溶物質分散為分子或離子均一體系的液體,常用的溶劑為低粘度的液體物質。

        主要有脂肪烴、芳香烴、鹵代烴、酯類、醇類、酮類、酸類、醚類、萜烯烴、酰胺類和水類。

        但是多數的有機溶劑有一定的毒性、易燃性、易爆性、對環境有污染、對安全又隱患、對人體有危害。


        作用:

        1聚合反應的介質:是反應緩和、溫度易于控制、

        2 溶解基料:制備溶劑型膠黏劑

        3:稀釋劑:稀釋膠黏劑使其達到一定的黏度,有利于濕潤、便于涂布

        4:調節膠黏劑的揮發速度

        5:防止凝膠,用來增加貯存穩定性

        6:粘結前的表面清潔處理劑

        7:直接粘結,某些塑料

        8:降低成本、提高效益


        選擇

        1:極性:選擇與基料極性相同或相近的溶劑(相似相容的原理)

        2:溶解度參數(與極性有關):溶劑的溶解度參數和高分子基體的溶解度參數相近

        3:溶劑的揮發性:選擇揮發度適當的溶劑或快慢混合的溶劑


        溶劑揮發太快:膠液表面易成膜、膜下溶劑不易揮發;揮發是一個吸熱的過程,太快膠膜表面的溫度降低而凝結水汽,影響粘結質量溶劑揮發太慢:表干時間慢,影響工效溶劑的選擇要考慮到價格、毒性和來源


        1.2.4增塑劑

        是一種降低高分子化合物玻璃化溫度和熔融溫度,改善膠層脆性、增進熔融流動性的物質。


        作用:

        1:屏散高分子化合物的活性基團,減弱分子間作用力,從而降低分子之間的相互作用

        2:增加高分子化合物的熱性、延伸性和耐寒性,降低其內聚強度、彈性模量及耐熱性。


        選擇:

        1:極性:極性大小影響增塑劑與主體材料的相容性,其原理同溶劑作用。

        2:持久性:由于滲出、遷移、揮發二損失影響膠的物理機械性能。選擇高沸點的或高分子量的增塑劑

        3:分子量及狀態:分子量越高,粘結強度越好


        常用的增塑劑:鄰苯二甲酸酯、磷酸酯類、己二酸酯和癸二酸酯等


        1.2.5填料

        在膠黏劑中不與基體起化學反應,但是可以改變其性能,降低成本的固體材料

        常用的填料分為有機填料和無機填料:

        有機填料:改善樹脂的脆性、吸濕性高、耐熱性能低

        無機填料:使膠的相對密度增加、脆性增加、但耐熱性、介質性能、收縮率等都會有所改善。


        填料的選擇:

        1:無活性與膠黏劑的其他組分不發生反應

        2:分散性好與基料有良好的潤濕性

        3:不含水分、有害物質、油脂,無吸濕性

        4:顆粒均勻。無毒

        5:來源廣泛、加工方便、價格低廉

        6:填料的密度與基料的密度不能相差太大

        7:用量適宜


        常用的填料:二氧化硅、碳酸鈣、碳酸鎂、鋁粉、酚醛樹脂等


        1.2.6偶聯劑

        能同時與極性物質和非極性物質產生一定結合力的和化合物,其特點是分子中同時具有極性和非極性部分的物質。

        常用的偶聯劑有有機鉻偶聯劑、有機硅偶聯劑和鈦酸酯偶聯劑。

        在膠黏劑中常用的是硅烷偶聯劑。


        偶聯劑的作用


        1增加主體樹脂

        本身的分子間的作用力,提高膠黏劑的內聚強度


        2增加樹脂與被粘合物之間的結合,起了一定的架橋作用。

        不同的偶聯劑具有不同的反應基團,反應基團不同對粘結性能的影響也不同。


        1.2.7其他助劑

        引發劑:在一定的條件下能分解產生自由基的物質,一般含有不飽和鍵的化合物中加入引發劑,常用的引發劑有過氧化二苯甲酰、過氧化環己酮、過氧化異丙苯、偶氮二異丁氰等

        促進劑(催化劑):能夠降低引發劑的分解溫度或加速固化劑與樹脂橡膠反應的物質。

        防老劑:能延緩高分子化合物的老化的物質,對于高溫、暴曬下使用的膠黏劑由于容易老化變質,在配膠時加入防老劑

        增稠劑:粘度低的膠黏劑,增加使其粘度增加的物質

        阻聚劑和穩定劑:阻止或延緩含有不飽和鍵的聚合物、單體在貯存過程中自行交聯的物質(對苯二酚)

        1.3膠黏劑的選用原則

        1.3.1根據被粘材料的化學性質進行選擇膠黏劑

        A. 被粘材料的分子結構選擇(基團的類型)

        B.被粘材料的極性選擇

        極性的大小有分子結構的正負電荷中心重合程度決定的。

        強極性材料:金屬、剝離、陶瓷、云母和含有極性基團(-OH、-NH2 、-COOH、-CN、-CO-NH2 、-SH)的聚合物選擇極性膠黏劑

        極性材料使用膠黏劑:酚醛 -丁腈膠、酚醛-縮醛膠、環氧膠、丙烯酸聚酯、無機膠、聚氨酯膠、聚酰亞胺膠、不飽和聚酯膠、氯丁-酚醛膠、脲醛樹脂膠、聚乙烯醇膠、聚醋酸乙烯乳膠、非極性材料:聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚苯醚、硅樹脂、硅橡膠、和含氟聚合物非極性材料使用膠黏劑:聚異丁烯膠、EVA熱熔膠、聚氨酯膠、丙烯酸聚酯膠、有機硅膠、硅橡膠弱極性材料:有機玻璃、聚碳酸酯、氯化聚醚、聚氯乙烯、 ABS、天然橡膠、丁苯橡膠弱極性材料的使用的膠黏劑:聚氨酯膠、丙烯酸聚酯膠、氯丁膠


        C、綜合考慮被粘物的種類和性質選擇膠黏劑對被粘物了解的越透徹、選用的膠黏劑會越合適、粘結的效果會越好。


        D、根據被粘材料的結晶性選擇膠黏劑(被粘結物多屬于結晶材料)

        在粘結強度要求不高時,結晶聚合物可選用非極性或弱極性材料的膠黏劑對粘結強度要求高的時候,被粘材料經適當的表面處理后,可選擇極性膠黏劑


        1.3.2、根據被粘材料的物理性能進行選擇膠黏劑

        A根據被粘材料的表面張力選擇膠黏劑膠黏劑的臨界表面張力應小于被粘材料的臨界表面張力(浸潤性決定作用)

        B 根據被粘材料的溶解度參數選擇膠黏劑


        二者的溶解度參數差不應大于 0.5

        C 根據被粘材料的脆性和剛性選擇膠黏劑質地硬脆的材料:選用強度高、硬度大切不易變形的熱固性膠黏劑。環氧樹脂、酚醛樹脂、不飽和聚酯等膠黏劑。

        堅韌、強度高的剛性材料:選用強度高、沖擊強度好切剝離強度也好的膠黏劑。熱固性樹脂和橡膠復合型膠黏劑(酚醛-丁腈膠、酚醛-縮醛膠、環氧-丁腈膠)


        D 根據被粘材料的彈性和韌性選擇膠黏劑

        彈性形變大的材料:選用有相應的彈性和韌性的膠。如氯丁橡膠、聚氨酯膠、氯丁-酚醛膠

        質地柔軟的材料:選用韌性優良的膠黏劑(氯丁橡膠、聚氨酯、聚乙烯醇縮醛、聚醋酸乙烯等膠黏劑)


        1.3.3根據膠黏劑的效能選擇膠黏劑

        膠黏劑的性能指標:狀態、粘度、適用期、固化條件、使用溫度、粘結工藝、粘結強度、使用溫度、收縮率、膨脹系數、耐腐蝕性、耐水性、耐油性、耐介質(水、酸、堿、油、溶劑)、耐老化性能等


        1.3.4根據接頭的功能要求選擇膠黏劑

        接頭的功能:機械強度(拉伸、剪切、剝離強度等)

        耐熱性能:200℃以下

        耐油特性、耐水特性、光學特性


        1.3.5根據許可的固化條件選擇膠黏劑

        固化過程的溫度、壓力、時間是影響粘結強度及其他性能的三個主要因素。


        1.3.6其他因素


        A:粘接的目的與用途

        膠黏劑具有連接、密封、固定、定位、修補、填充、堵漏、嵌縫、防腐、灌注、罩光以及滿足某種特殊要求等多種功效。


        B:粘接件受力的情況

        外力:拉伸、剪切、撕裂、剝離四種力,力的大小、方向、頻率、時間。


        C:粘接件的使用環境

        溫度、濕度、介質、真空度、輻射計戶外老化


        D:工藝的可能性

        粘接工藝:室溫固化、加熱固化、加壓固化、加熱加壓固化、固化時間的長短


        E:考慮是否經濟和來源難易

        1.4膠黏劑的粘接工藝


        粘接的一般工藝程序

        確定被粘結物——選擇膠黏劑——表面處理————配膠——涂膠——涼置——粘結——固化——檢查——整修


        1.4.1表面處理

        改變被粘接物表面不利的粘接狀態。

        表面處理法法:機械處理、物理處理(火焰處理、放電處理、等離子放電) 化學處理(酸堿等化學處理劑)、輻射接枝處理


        金屬材料的表面處理:

        1:除油(堿液、有機溶劑、電解、超聲波)

        2、除銹(化學侵蝕、電化學侵蝕)

        表面處理的檢驗(水膜)

        表面處理的有效時間


        1.4.2配膠

        單組份直接使用

        雙組分:按照比例進行配膠。A、B成分相對誤差不超過 2~5%


        1.4.3涂膠

        涂膠遍數(1 、2~3)、涂膠量(0.08~0.15mm)、涂膠方法(刷涂、噴涂、浸涂、注入、漏涂、滾涂、刮涂等)


        1.4.4涼置

        使溶劑蒸發、粘度增大、促進固化

        溶劑膠(3~5min)


        1.4.5粘接

        粘接后以擠出微小膠圈為好,表示不缺膠。


        1.4.6固化

        初固化、基本固化、后固化

        固化因素:固化溫度(室溫、低溫、高溫)、固化壓力、固化時間


        1.4.7檢查 

        目測法、敲擊法、溶劑法


        1.4.8:修整 


        二、膠黏劑開發設計原理

        2.1膠黏劑基料的分子結構設計及其與性能的關系

        膠黏劑的配方設計是根據其用途與功用,選擇合適的材料配臵成膠黏劑?;蛘呤歉鶕叻肿硬牧戏肿拥幕瘜W結構與材料物性之間的相互關系,合成具有所需功能的材料配臵成膠黏劑分子結構的設計主要是研究粘結特性與分子結構的關系


        2.1.1高分子主鏈結構

        高分子的主鏈元素一般為C-C鍵組成的飽和、不飽和的烷烯炔等直鏈、環狀結構的高分子材料。有時還包含 O、Si 、鹵素等雜原子組成的化合物。


        主鏈結構決定聚合物的剛柔性。

        1:單鍵組成的柔性大

        2:含有芳雜環結構的剛性大、耐熱性能好

        3: 孤立雙鍵的大分子也具有柔性

        4:共軛雙鍵的化合物,不能夠旋轉,剛性大


        柔順性:

        鏈長:分子鏈越長,柔韌性越好

        重鍵:不易內旋,為剛性鍵

        取代基團:基團的極性小、內旋容易、柔順性好;距離遠好

        分子間作用力:小,柔順性好


        2.1.2高分子側鏈結構

        側鏈的引入可以對高分子聚合物進行改性,

        提高粘性:引入極性基團–Cl 、-P 等

        疏水性: 引入F、Si、-O- 等

        側鏈的極性大小對聚合物分子內和分子間的吸引力有決定性的作用:

        基團的極性好、吸引力低、分子柔韌性好;極性大、聚合物分子內和分子間的吸引力高,聚合物的內聚強度變高,柔性降低。

        側鏈基團的體積大小決定其位組作用的大?。后w積大、位組大、具有剛性

        但是側鏈基團為直鏈狀時,鏈長增加,位阻減小,柔韌性增加。側鏈基團連接在同一個C原子上時,位阻大


        2.1.3交聯度

        在線性長分子鏈之間產生化學交聯時,聚合物的粘結性能和其他性能都發生改變。

        交聯度越低,柔韌性越好、越高,硬度越大,剛性和脆性越大。


        交聯類型:

        1:在聚合物分子鏈上任意鏈段位臵的交聯。(聚合物的主鏈結構、交聯劑的種類和數量、交聯工藝條件等)

        2:通過聚合物末端的官能團進行硫化(交聯度取決于相對質量的大小)

        3:通過側鏈官能基團進行交聯。(交聯度取決于側鏈基團的數目)

        4:物理交聯 (加熱熔融形成聚集點)


        2.1.4結晶性

        結晶性對玻璃化溫度和軟化點有很大的影響。粘結性能的影響取決于:結晶度、晶粒的大小及晶體的結構。


        聚合物晶態的形成主要是受氣分子結構的影響:

        1:化學結構越簡單,越易結晶

        2:分子鏈越規整,越易結晶

        3:鏈上取代基的空間位阻越小,越易結晶

        4:鏈段間的相互作用力越大,越有利于結晶


        結晶性與膠黏劑的特性之間的關系:

        1:高結晶的聚合物:分子鏈排列緊密有序??紫堵瘦^低,結晶時分子間的相互作用力增大,分子鏈難以運動并導致聚合物硬化和脆化,粘結性能下降。但是結晶化提高了聚合物的軟化溫度,聚合物的的力學性能對溫度變化的敏感性能減少。

        2:聚合物球莖尺寸的大?。捍蚯蚓У拇嬖跁r聚合物內部有可能產生較多的空隙和缺陷,并降低其力學性能

        3:伸直鏈組成的纖維狀的聚合物結晶,能使聚合物有較高的力學性能

        4:加熱某些結晶聚合物,可使結晶體中按一定規則 排列的分子發生混亂,是分子運動變的容易向熔融狀態過度。此類聚合物可以作為熱熔膠使用。

        5:在某些情況下,結晶作用也可以用于提高粘結強度。(氯丁橡膠)


        2.1.5分子鍵能

        實驗表明內聚力必須大于21kj/mol,它與極性表面的粘附力才足夠大,此類聚合物才可以作為膠黏劑的基料。


        2.1.6相對分子質量及其分布

        相對分子質量比較小的聚合物,粘度低、熔點低、粘附性能良好、但是內聚能低,導致粘結內聚強度不高。

        相對分子質量較大的聚合物,難以溶解,熔點高、粘度大,粘附性能較差,但是內聚強度較大,可獲得粘結內聚強度較高的膠黏劑。

        聚合物的相對分子質量相同但是相對分子質量的分布不同,其粘結強度也不相同。低聚物含量較高時,接頭破壞成內聚破壞,高聚物含量較高時,接頭破壞成界面破壞


        2.1.7分子的極性

        高能表面:基料分子的極性越強、膠黏劑的粘結強度越高。

        低能表面:基料分子的極性越弱、膠黏劑的粘結強度越高。


        2.2高聚物的組成與力學性能

        大多數膠黏劑的基料成分為非晶態聚合物(晶態聚合物的粘附性差)


        2.2.1非晶態聚合物的力學性能

        應力:單位面積承受的作用力,其基本形式有拉伸應力、剪切應力和流體靜壓力。


        聚合物的力學性能決定于其分子運動:

        1:分子鏈中鍵角的改變會引起材料的彈性形變,其特點是速度快、形變可逆范圍在1%的數量級

        2:鏈段圍繞主軸旋轉,分子構像發生變化,引起可逆的高彈性形變(100%)

        3:分子鏈之間相對位臵發生變化所引起的是塑性形變,是不可逆的。


        2.2.2膠黏劑的基本組成與力學性能的關系

        除了粘結界面結合力外,粘結強度與膠層內聚強度(膠黏劑的強度)有關。


        各影響因素對制備綜合力學性能的膠黏劑的影響:

        1:聚合物相對分子質量:機械強度、低溫韌性、粘度提高,浸潤速度減慢

        2:高分子的極性增加:內聚力、對極性表面吸附、耐熱性、粘度增加,耐水性下降

        3:交聯密度提高:耐熱性、耐介質性、模量、低溫脆性增加;但蠕變、延伸率降低

        4:增塑劑用量增加:沖擊強度、蠕變增加;粘度、耐熱性、內聚強度增降低

        5:增韌劑用量增加:韌性、剝離強度增加,內聚強度、耐熱性下降

        6:填料用量增加:硬度、粘度、脆性增加;固化收縮率降低,成本下降

        7:偶聯劑的加入: 粘附性、耐濕熱老化性能提高;有時耐熱性降低


        2.2.3非晶態聚合物的聚集狀態與組成設計線性或網狀非晶相的聚合物都具有玻璃態、高彈態和粘流態三種不同的力學聚集狀態。實際上他是材料力學性能受溫度影響而發生的力學聚集狀態。


        2.2.4高聚物內聚強度與基料的選擇


        聚合物內聚強度的決定因素

        1:基料的分子結構、分子間的作用力

        2:材料的強度也與材料中的缺陷大小及分布有關。


        提高膠黏劑的強度:

        1:增強聚合抵抗裂縫擴展的能力(內聚力、機械強度、韌性增加)

        2:減少材料中的缺陷


        三、配方優化設計的方法

        單因素優選法、多因素輪流優選法、正交實驗法


        3.1單因素優選法

        在膠黏劑的幾個組分中,將(n-1)個因素固定,逐步改變一個因素的水平,根據目標函數評定該因素的最優水平,依次求取體系中個因素的最優水平,最后將各因素的最優水平組合成最好的配方。最基本的方法。黃金分割法(0.168法)和分數法。


        3.2多因素輪流優選法

        其實質是每次去一個因素,按照 0.168法優選,依次進行達到各因素優選。


        3.3正交實驗法

        對各因素選取數目相同的幾個平均值,按照均勻搭配的原則,同時按排一批實驗,然后對實驗結果進行統計分析,研究各因素間的交互作用,尋找最佳配方。


        四、膠黏劑固化工藝的設計

        4.1膠黏劑的固化方法

        物理固化和化學固化

        壓力、溫度、時間是固化過程的三個主要參數


        4.2熱熔膠的固化工藝設計

        熱熔膠的粘結時由熔融高分子浸潤被粘表面后通過冷卻發生固化,使用時必須控制熔融溫度和涂膠后的涼置時間。

        1:聚合物是結晶性的,冷卻速度要控制

        2:熱熔膠本身的相對分子質量制約著溫度的控制,熱熔膠的強度和本體粘度是相互制約的

        3:增粘劑和蠟的加入降低熱熔膠的熔體粘度,改善使用工藝


        4.3溶劑型膠黏劑的固化與溶劑選擇

        溶劑型膠黏劑的固化過程是高分子溶液浸潤被粘物表年后,隨著溶劑的揮發,溶液粘度不斷增大直至達到一定的強度而固化。其中關鍵的是溶劑的選擇和混合溶劑組分及配比。溶劑的要求包括溶解度、揮發性、與被粘材料的兼容型及毒性。


        溶解度參數相近,分子結構相似,才能形成真正的聚合物溶液,對被粘表面有良好的浸潤作用。


        4.4熱固性膠黏劑的固化工藝設計

        熱固性樹脂是具有三項交聯結構的聚合物,他具有耐熱性好、耐水、耐介質優良、蠕變低等優點。


        4.4.1熱固性膠黏劑的固化方法

        1:把現行高分子交聯起來,如橡膠的硫化

        2:由多官能團的單體或預聚體聚合成三相交聯結構的樹脂,如環氧樹脂膠黏劑。配方和固化周期對固化產物性能都有很大的影響


        4.4.2凝膠化及凝膠化的影響因素凝膠化:多官能提案單體或預聚體進行聚合反應時,隨著分子量的增大,同時進行著分子鏈的支化和交聯,當反應達到一定的程度時,體系中開始出現不熔、不溶的凝膠。凝膠化的速度取決于官能團的反應活性以及多官能團單體的濃度和官能度。


        4.4.3凝膠化后的反應

        1:可溶性樹脂增長反應

        2:可溶性樹脂分子間反應變成凝膠

        3:可溶性樹脂與凝膠之間的反應

        4:凝膠內部進一步反應時交聯密度提高


        4.4.4固化溫度和時間對膠黏劑性能的影響基料和固化劑的交聯反應都是在一定的溫度下進行,在此溫度范圍內:溫度越高、反應速率越快、反應進行的越完全,所需的固化時間越短??朔瘜W能壘:固化溫度要高,但是放熱反應,固化溫度不能太高以免局部過熱、造成膠層內部的交聯密度、化學成分的區域間的巨大差異、進而導致內應力的產生。


        五、改變膠黏劑性能的設計原則


        5.1粘接強度的改進設計

        1:選擇粘接力和內聚力都大的樹脂(環氧樹脂、聚氨酯)

        2:加入增韌劑、降低脆性、增加膠層韌性,減小內應力

        3:熱固性樹脂和熱塑性樹脂或橡膠并用,熱固性樹脂提供強力和耐熱元素,而熱塑性樹脂提供粘性和韌性元素。綜合結果會得到較高的粘結強度

        4:引入極性基團或加入相容性能好、極性大的樹脂,可提高橡膠型膠黏劑的粘結強度

        5:適當的交聯劑。

        6:添加適量適當的填料、降低收縮率,晶須或納米田納西奧效果極佳

        7:加入適當的偶聯劑

        8:加入稀釋劑,降低粘度,增大濕潤性


        5.2耐熱性的改進設計

        1:采用耐高溫性能好的樹脂或橡膠(酚醛樹脂、有機硅、氟橡膠、雜環聚合物)

        2:提高環的密度,

        3:增加交聯劑

        4:適當地提高結晶度

        5:使用耐高溫性能好的固化劑

        6:加入耐熱填料

        7:減少高溫氧化分解,加入抗氧劑

        8:添加硅烷偶聯劑


        5.3耐寒性的改進設計

        1:選用耐寒性的聚合物,如聚氨酯

        2:加入增塑劑或增韌劑

        3:降低交聯度

        4:降低結晶性

        5:減少填料用量


        5.4耐溶劑性的改進設計

        1:采用耐溶劑好的樹脂或橡膠

        2:增加交聯度

        3:適當增大填料的用量

        4:少用或者不用增塑劑


        5.5耐酸堿性的改進設計

        1:提高交聯度

        2:選用惰性填料

        3:提高填料的用量

        4:酯類增塑劑不耐酸


        5.6耐水性改性設計

        1:選用分子中含有-CN、-NH2、-OH、 -COO-等基團少的聚合物吸水性低,不易被水解。

        2:增加膠黏劑基料的用量

        3:使用耐水性固化劑

        4:提高交聯密度

        5:所用填料為吸水性較小的品種

        6:加入偶聯劑,改善界面性質


        5.7耐老化性的改進設計

        1:選用耐水性、耐候性和耐老化性能好的基料

        2:提高交聯度

        3:加入活性填料

        4:某些膠黏劑中可適當的加入防老劑或抗氧化劑

        5:加入適量的有機硅烷偶聯劑

        6:使用高溫固化劑


        5.8:阻燃性的改進設計

        1:選用阻燃性的樹脂和橡膠味基料

        2:采用阻燃性的增塑劑

        3:加入阻燃劑,如三氧化二銻、硼酸鋅

        4:使用阻燃性固化劑。


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