1、目錄 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark1 o Current Document 目錄1 HYPERLINK l bookmark11 o Current Document 1膠粘劑的定義和歷史31.1定義31.2歷史3 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 2膠粘劑的應(yīng)用和分類3 HYPERLINK l bookmark23 o Current Document 3按化學(xué)類型分類4 HYPERLINK l bookmark32 o Current Document 4按物理形態(tài)分類4 HYPERLINK l bo

2、okmark35 o Current Document 5按固化方式分類4 HYPERLINK l bookmark38 o Current Document 6按工藝分類5 HYPERLINK l bookmark56 o Current Document 7按受力情況5 HYPERLINK l bookmark61 o Current Document 8常見膠粘劑的固化機(jī)理68.1環(huán)氧樹脂(Epoxy)68.2聚氨酯(PU)68.3常見異氰酸酯7硅膠(silicone)8丙烯酸(Acrylic)9 HYPERLINK l bookmark73 o Current Document 8.6

3、氰基丙烯酸鹽的粘合劑(CA)既瞬干膠9 HYPERLINK l bookmark76 o Current Document 8.7厭氧膠的固化機(jī)理98.8 UV固化機(jī)理9 HYPERLINK l bookmark82 o Current Document 9不同化學(xué)類型粘合劑的主要優(yōu)缺點(diǎn)109.1環(huán)氧樹脂.10優(yōu)點(diǎn)：.10缺點(diǎn)：.109.2聚氨酯11優(yōu)點(diǎn)：119.2.2缺點(diǎn)：高溫，高濕條件易水解119.3硅膠11優(yōu)點(diǎn)：11弱點(diǎn)：.12 HYPERLINK l bookmark110 o Current Document 10固化劑中毒.12 HYPERLINK l bookmark113 o

4、Current Document 11粘結(jié)的過程.12 HYPERLINK l bookmark116 o Current Document 12粘結(jié)強(qiáng)度的影響因素13 HYPERLINK l bookmark119 o Current Document 13基材條件13 HYPERLINK l bookmark122 o Current Document 14工序條件13 HYPERLINK l bookmark125 o Current Document 15潤濕的機(jī)理.14 HYPERLINK l bookmark128 o Current Document 16不同基材的表面能.14

5、HYPERLINK l bookmark131 o Current Document 17 TDS常見術(shù)語141膠粘劑的定義和歷史定義膠粘劑又稱粘合劑，簡稱膠(bonding agent, adhesive)，是使物體 與另一物體緊密連接為一體的非金屬媒介材料。在兩個(gè)被粘物面之間 膠粘劑只占很薄的一層體積，但使用膠粘劑完成膠接施工之后，所得 膠接件在機(jī)械性能和物理化學(xué)性能方面，能滿足實(shí)際需要的各項(xiàng)要 求。能有效的將物料粘結(jié)在一起。歷史考古學(xué)證據(jù)顯示粘合劑的應(yīng)用歷史已經(jīng)超過6000多年，我們可 以看到在博物館里展出的許多物體在經(jīng)過3000多年后依然由粘合劑 固定在一起。進(jìn)入20世紀(jì)，人類發(fā)明了應(yīng)

6、用高分子化學(xué)和石油化學(xué) 制造的“合成粘結(jié)劑”，其種類繁多，粘結(jié)力強(qiáng)。產(chǎn)量也有了飛躍發(fā)展。2膠粘劑的應(yīng)用和分類應(yīng)用：電子，汽車，工業(yè)，化工，建筑業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域都有用到膠 粘劑。分類：膠粘劑種類繁多，組分各異，有不同的分類方法，常見的 分類方法：按化學(xué)形態(tài)、物理形態(tài)、固化方式、按工藝分類。3按化學(xué)類型分類無機(jī)膠粘劑（sauereisen的高溫水泥）有機(jī)膠粘劑：分為天然膠粘劑和合成膠粘劑合成膠粘劑按化學(xué)成分主要分為：環(huán)氧樹脂一Epoxy,聚氨基 甲酸酯polyurethane（PU）,硅膠硅樹脂/或（聚）硅酮Silicone,丙烯酸樹脂漆Acrylic, etc.4按物理形態(tài)分類水基型：基料分散于水中

7、形成水溶液或乳液，水揮發(fā)而固化。溶液型：基料在可揮發(fā)溶劑中配成一定黏度的溶液，靠溶劑揮發(fā) 而固化。膏狀和糊狀：基料在可揮發(fā)溶劑中配成高黏度的膠粘劑，用于密 封和嵌縫。固體型：把熱塑性合成樹脂制成粒狀或塊狀，加熱熔融，冷卻時(shí) 固化。膜狀：將膠粘劑涂于基材上，呈薄膜狀膠帶5按固化方式分類熱固化：通過加熱的方式使粘合劑發(fā)生聚合反應(yīng)而固化，溫度和 時(shí)間根據(jù)不同的產(chǎn)品有很大區(qū)別。濕氣固化：與空氣中的水汽發(fā)生聚合反應(yīng)達(dá)到固化。UV固化：光引發(fā)劑紫外光照射下，形成自由基或陽離子從而引 發(fā)粘合劑的聚合反應(yīng)而固化。厭氧固化：在隔絕空氣的條件下，發(fā)生自由基聚合反應(yīng)，空氣存 在會阻礙聚合反應(yīng)。催化固化：在催化劑作用

8、下使粘合劑發(fā)生聚合反應(yīng)達(dá)到固化。6按工藝分類粘合劑(Adhesive)： 特殊有導(dǎo)電膠，導(dǎo)熱膠，芯片的粘結(jié)。密封劑(Sealant)灌封膠(P otting & Encapsulation)敷形涂敷(Conformal Coating)底部填充膠(Underfill)頂部包封(Glob Top)7按受力情況結(jié)構(gòu)膠：結(jié)構(gòu)膠指強(qiáng)度高(壓縮強(qiáng)度65MPa，鋼-鋼正拉粘接 強(qiáng)度30MPa，抗剪強(qiáng)度18MPa)，能承受較大荷載，且耐老化、耐 疲勞、耐腐蝕，在預(yù)期壽命內(nèi)性能穩(wěn)定，適用于承受強(qiáng)力的結(jié)構(gòu)件粘 接的膠粘劑。非結(jié)構(gòu)膠：非結(jié)構(gòu)膠強(qiáng)度較低、耐久性差，只能由于普通、臨時(shí)性質(zhì)的粘接、密封、固定，不能用于結(jié)

9、構(gòu)結(jié)構(gòu)膠結(jié)構(gòu)膠件粘接。8常見膠粘劑的固化機(jī)理環(huán)氧樹脂(Epoxy)固化機(jī)理：固化劑分兩類：胺類及其衍生物，和酸酐類。其中胺類固化劑是與高分子鏈中的環(huán)氧基發(fā)生開還聚合反應(yīng)，酸 酐類固化劑是與高分子鏈上的羥基發(fā)生酯化反應(yīng)，最終都是形成三維 網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。常見的環(huán)氧樹脂是：雙酚A型最典型，線型甲酚型，酚醛環(huán)氧 樹脂等。聚氨酯(PU)無溶劑型單組分聚氨酯：是以-OCONH-為端基的聚氨酯預(yù)聚物 為主體的聚氨酯膠粘劑。固化機(jī)理：水氣固化。利用空氣中微量水分及基材表面微量吸附 水而固化，還可與基材表面活性氫基團(tuán)反應(yīng)形成牢固的化學(xué)鍵。溶劑型單組分聚氨酯：以熱塑性聚氨酯彈性體為主體的聚氨酯膠 粘劑，主成分為高分子

10、量端OH基線型聚氨酯，羥基數(shù)很小。固化機(jī)理：通過溶劑揮發(fā)達(dá)到固化。加熱可促進(jìn)固化。當(dāng)溶劑開 始揮發(fā)時(shí)膠的粘度迅速增加，產(chǎn)生初粘力。當(dāng)溶劑基本上完全揮發(fā)后， 就產(chǎn)生了足夠的粘接力，經(jīng)過室溫放置，多數(shù)該類型聚氨酯彈性體中 鏈段結(jié)品，可進(jìn)一步提高粘接強(qiáng)度。這種類型的單組分聚氨酯膠一般 以結(jié)品性聚酯作為聚氨酯的主要原料。雙組分聚氨酯膠粘劑：主劑一般為聚氨酯多元醇或高分子聚酯多 元醇。固化機(jī)理：通過化學(xué)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)固化。含OCONH-基團(tuán)的固化劑 與主劑中的活性氫羥基發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)而固化。兩組分的配比以固化劑 稍過量，即有微量-OCONH-基團(tuán)過剩為宜，如此可彌補(bǔ)可能的水分 造成的-OCONH-損失，保證膠粘

11、劑產(chǎn)生足夠的交聯(lián)反應(yīng)。常見異氰酸酯目前應(yīng)用最廣、產(chǎn)量最大的是有：甲苯二異氰酸酯(Toluene Diisocyanate，簡稱 TDI)；二苯基甲烷二異氰酸酯(Methylenediphenyl Diisocyanate，簡稱 MDI)。甲苯二異氰酸酯(TDI)為無色有強(qiáng)烈刺鼻味的液體，沸點(diǎn)251 C， 比重1.22，遇光變黑，對皮膚、眼睛有強(qiáng)烈刺激作用，并可引起濕疹 與支氣管哮喘，主要用于聚氨酯泡沫塑料、涂料、合成橡膠、絕緣漆、 粘合劑等。根據(jù)其成分，甲苯二異氰酸酯屬含氮基的有機(jī)化合物。二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)分為純MDI和粗MDI。純MDI常 溫下為白色固體，加熱時(shí)有刺激臭味，沸點(diǎn)1

12、96 C，主要用于聚氨 酯硬泡沫塑料、合成纖維、合成橡膠、合成革、粘合劑等。根據(jù)其成 分，純二苯基甲烷二異氰酸酯也屬含氮基的有機(jī)化合物。還有非黃變型的1,6-己二異氰酸酯(HDI)。MDI， TDI(在不影響性能的情況下，能用MDI，就不再用TDI)TDI沸點(diǎn)低，易揮發(fā)，毒性很大MDI毒性很小，揮發(fā)很少，應(yīng)用比較安全。硅膠(silicone)硅橡膠按其硫化機(jī)理可分為：加熱硫化型、室溫硫化型(縮合型) 和加成反應(yīng)型三大類。加熱硫化硅膠：基礎(chǔ)膠料是高分子量的聚硅氧烷，以過氧化物為 交聯(lián)劑。機(jī)理：過氧化物引發(fā)的自由基交聯(lián)反應(yīng)。室溫硫化硅膠：基礎(chǔ)膠料是羥基封端的低分子量聚硅氧烷。室溫硫化硅膠按包裝形式

13、可分為單組分和雙組分兩種。單組分室溫硫化硅膠固化機(jī)理：是膠料中的羥基遇到空氣中的水氣，水解成不穩(wěn)定的羥基，再與 交聯(lián)劑發(fā)生縮合反應(yīng)。按照交聯(lián)劑類型不同可以分為以下幾種：脫醋酸型脫肟型脫醇型(4 )脫丙酮型雙組分室溫硫化硅膠固化機(jī)理：縮合型機(jī)理：膠料中的羥基在催化劑(有機(jī)錫鹽，如二丁基二月 桂酸錫、辛酸亞錫等)作用下與交聯(lián)劑(烷氧基硅烷類，如正硅酸乙酯 或其部分水解物)上的烷氧基縮合反應(yīng)而成。以脫醇型最為常見。加成型機(jī)理：在催化劑的作用下，發(fā)生加成交聯(lián)。固化過程沒有副產(chǎn)物，但易催化劑中毒。丙烯酸(Acrylic)固化機(jī)理：在光或熱作用下，引發(fā)劑作用下促使丙烯酸中的雙鍵 打開，進(jìn)行自由基鏈?zhǔn)郊映煞?/p>

14、應(yīng)。還可以氧化固化：在氧氣作用下引 發(fā)自由基鏈?zhǔn)骄酆戏磻?yīng)。氰基丙烯酸鹽的粘合劑(CA)既瞬干膠固化機(jī)理：固化時(shí)基材表面要有一定的濕度，濕氣中和酸性穩(wěn)定 劑后，單體在水氣的作用下，在基材表面發(fā)生陰離子聚合反應(yīng)。從固化機(jī)理可以看出：升高溫度不會加快瞬干膠的固化，因?yàn)闇?度高，濕度就小，就不能快速完全的破壞酸性穩(wěn)定劑。厭氧膠的固化機(jī)理是自由基聚合反應(yīng)，氧氣的存在會起阻聚作用。其阻聚機(jī)理：引 發(fā)劑引發(fā)單體產(chǎn)生自由基后，容易吸收氧再與另一自由基結(jié)合，生成 穩(wěn)定的過氧化物；隔絕氧氣后，能迅速進(jìn)行自由基聚合，實(shí)現(xiàn)固化。UV固化機(jī)理紫外線丙烯酸型：光引發(fā)化劑在紫外光照射下形成自由基，自由 基引發(fā)丙烯酸單體聚合

15、。紫外線陽離子(環(huán)氧)型：光引發(fā)化劑在紫外光照射下形成陽離 子，陽離子引發(fā)環(huán)氧鏈接形成聚合物。前者存在氧氣抑制作用：生成的自由基會和氧氣反應(yīng)，影響聚合 反應(yīng)的速率。后者會受濕氣影響：空氣中的水汽或堿性表面會終止陽離子的活 性，影響反應(yīng)速率。9不同化學(xué)類型粘合劑的主要優(yōu)缺點(diǎn)環(huán)氧樹脂優(yōu)點(diǎn)：1力學(xué)性能高。環(huán)氧樹脂內(nèi)聚力強(qiáng)，化學(xué)結(jié)構(gòu)致密。2粘結(jié)性能優(yōu)異。3固化體積收縮率小。線脹系數(shù)也很小，因此內(nèi)應(yīng)力小4工藝性好。固化時(shí)基本不產(chǎn)生低分子量揮發(fā)物。5電性能好。6穩(wěn)定性好。不含鹽，堿等雜質(zhì)，一般不會變質(zhì)。7耐熱性一般。缺點(diǎn)：1不增韌時(shí)，固化物一般偏脆，抗剝離、抗開裂、抗沖擊性能差。2對極性小的材料（如PP、

16、PP、氟塑料等）粘接力小。必須先進(jìn)行 表面活化處理。3有些原材料如活性稀釋劑、固化劑等有不同程度的毒性和刺激聚氨酯優(yōu)點(diǎn)：1硬度范圍寬。邵A15邵D902機(jī)械性能高3耐磨，抗沖擊性高。4低溫柔韌性好。5彈性好。6耐候性，耐油性好7耐生物老化缺點(diǎn)：高溫，高濕條件易水解硅膠優(yōu)點(diǎn)：1好的電性能。2適用的溫度范圍寬(-50，-100+200)。3柔韌性好，應(yīng)力低。4固化時(shí)不放熱5低毒。6固化后收縮性小。7化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，耐腐蝕。8耐臭氧，耐候性好。9憎水性。弱點(diǎn)：1粘結(jié)性能相對于Epoxy較差。2相對于Epoxy，硬度也較低。3會有固化抑制或固化中毒的現(xiàn)象。10固化劑中毒指膠體部分不固化或者整個(gè)膠體不固化

17、。產(chǎn)生的原因是某些材 料、化合物、固化劑和增塑劑會阻礙有機(jī)硅的固化。主要包括：有機(jī) 錫和其他金屬有機(jī)化合物；含有機(jī)錫催化劑的硅酮橡膠；硫，聚硫類， 聚颯類或其他含硫化合物；胺，氨基甲酸乙酯或其他含胺物品；不飽 和的炭氫增塑劑；一些助焊劑殘余物。解決方法是用清洗劑清洗要粘接和涂敷的表面，然后再點(diǎn)膠。11粘結(jié)的過程1潤濕：為使被粘物表面易被潤濕，需清洗處理，除去油污。2粘膠劑分子的移動(dòng)和擴(kuò)散：膠粘劑分子按布朗運(yùn)動(dòng)的規(guī)律向被 粘物表面移動(dòng)。3粘膠劑的滲透：粘接時(shí)膠粘劑向被粘物的縫隙滲透，從而增大了接觸面積。4物理化學(xué)結(jié)合：化學(xué)鍵結(jié)合，范德華力結(jié)合。12粘結(jié)強(qiáng)度的影響因素粘接接頭的強(qiáng)度取決于三個(gè)基本因

18、素：1膠粘劑的內(nèi)聚強(qiáng)度。2被粘材料的內(nèi)聚強(qiáng)度。3膠粘劑與被粘材料之間的粘合力。圖1：不同分子之間的吸引力圖2：相同分子之間的吸引力13基材條件1基材（表面能）：表面能越大，基材潤濕性越好，越易粘結(jié)。2表面粗糙程度/間隙：要有一定的粗糙度，金屬表面還應(yīng)去除 氧化膜。3表面的清潔：表面需除去污漬和油脂等污染物。14工序條件時(shí)間，溫度，壓力，濕度等15潤濕的機(jī)理圖3：潤濕機(jī)理。：為接觸角接觸角越小，潤濕越好16不同基材的表面能金屬（高表面能）：-鋼，銅，鐵，鋁等等。高表面能量塑料：-聚碳酸酯，丙稀氰/丁二烯/苯乙稀共聚物，丙烯酸酯等。低表面能量塑料：-聚丙烯（PP），聚乙烯（PE），鐵弗龍（PTFE

19、聚四氟乙烯），硅橡膠 等。表面能比較低的基材的粘結(jié)一般要進(jìn)行表面處理，需要打底涂 劑。17 TDS常見術(shù)語粘度viscosity：量度流體內(nèi)部阻止流動(dòng)的阻力Water=1Cps（水）Honey=8000 -0000Cps(蜂蜜)。觸變性thixotropy：流體由于受力運(yùn)動(dòng)(例如攪拌)而引起粘度變化 但靜置能復(fù)原的性質(zhì)。表觀密度Specific Gravity： 一給定體積的物質(zhì)相對于相同體積的 水的密度。硬度Durometer Hardness：膠水的硬度高低通常用肖氏硬度(Shore) 來表示，硬度高的通常用Shore DXX表示，Shore A和Shore D也可 以換算的，ShoreD

20、30相當(dāng)于Shore A80，肖氏硬度的測試方法：用肖 氏硬度計(jì)插入被測材料，表盤上的指針通過彈簧與一個(gè)刺針相連，用 針刺入被測物表面，表盤上所顯示的數(shù)值即為硬度值。Physical Properties：抗張強(qiáng)度(Tension Strength)剪切強(qiáng)度(Shear Strength)剝離強(qiáng)度(Peer Strength)壓縮強(qiáng)度(Compression Strength)劈裂強(qiáng)度(Cleavage Strength)關(guān)于這些概念我們可以看一下他們的受力情況：圖 4： Bond line in compression圖 5: Bond line in tension圖 6： Bond line in peer圖 7: Bond line i