粘結劑:簡介,分類,瞬乾型,厭氧型,壓敏型,熱熔型,熱固型,乳液和乳膠型,耐高溫型

粘結劑是磨料和基體之間粘結強度的保證。隨著化工工業的發展，各種新型粘結劑進入了塗附磨具領域，提高了塗附磨具的性能，促進了塗附磨具工業的發展。粘結劑除了膠料外，還包括溶劑、固化劑、增韌劑、防腐劑、著色劑、消泡劑等輔助成分。粘結劑除了最常用的動物膠外，還包括合成樹脂、橡膠和油漆。

基本介紹

中文名：粘結劑
外文名：agglomerant
意義：提高了塗附磨具的性能
包括：膠料外，還包括溶劑、固化劑
分類：瞬乾型
讀音：nián jié

簡介,分類,瞬乾型,厭氧型,壓敏型,熱熔型,熱固型,乳液和乳膠型,耐高溫型,木材適用型,其他類,型砂粘結,簡史,性能要求,球團粘結,產品簡介,性能及作用,工作機理,粘結機理,生產設備,燒結球團型的生產,發展作用,發展方向,具體產品,介紹,套用,選購,

簡介

為了提高壓坯的強度或防止粉末偏析而添加到粉末中的可在燒結前或燒結過程中除掉的物質。粘結劑是磨料和基體之間粘結強度的保證。隨著化工工業的發展，各種新型粘結劑進入了塗附磨具領域，提高了塗附磨具的性能，促進了塗附磨具工業的發展。粘結劑除了膠料外，還包括溶劑、固化劑、增韌劑、防腐劑、著色劑、消泡劑等輔助成分。粘結劑除了最常用的動物膠外，還包括合成樹脂、橡膠和油漆。

型砂粘結

簡史

將鬆散的鑄造砂粘結在一起，使之成為型砂或芯砂的造型材料。粘結劑和砂粒混合後，包覆砂粒成為粘結劑膜，使砂粒互相粘連起來（見圖），從而賦與砂型和型芯以足夠的強度。使其在搬運、組裝和澆注過程中不致變形和破碎。中國古代鑄造所用泥型（古代稱為陶范）的基本材料是粘結能力很強的粘土。隨著技術的發展，泥型中夾有大量砂粒，並逐漸以砂子為主要材料，則粘土就成了粘結劑。粘土至今仍在廣泛使用。後來相繼出現各種無機和有機粘結劑，如植物油、松香、糊精、水玻璃及合成樹脂等。1943年德國J.克羅寧發明用酚醛樹脂作粘結劑製造薄殼砂型。1947年捷克斯洛伐克L.彼德熱拉用水玻璃作為型砂粘結劑，吹CO2氣體使其硬化,製成砂型和型芯。這兩種粘結劑的套用開闢了砂型和型芯以化學方式硬化的新途徑。化學硬化就是將少量硬化劑加入到某些有機或無機粘結劑中，通過它們之間的化學物理作用，達到使砂型和型芯在短時間內硬化的目的。化學硬化砂型澆出的鑄件尺寸精度、表面光潔度和生產率都大為提高，很快得到廣泛使用。自50年代後期起，各國陸續採用呋喃樹脂粘結劑，在加熱的芯盒中制芯1～2分鐘後，型芯即能硬化。

性能要求

較理想的型砂粘結劑應具有的特性是：①液體粘結劑的粘度低,混砂時容易與砂粒混合均勻,而且混好的型砂流動性好，可以製成形狀複雜的、準確反映模樣表面形狀的砂型和型芯。②硬化速度快，最好不經加熱就能硬化，以節約能源和使用價格低廉的非金屬或鋁合金模樣和芯盒。如能採取先硬化、後脫模的方法，就可顯著提高鑄件的形狀和尺寸精度。③硬化後強度高，能用來製造形狀複雜、截面細薄的型芯，並可減少粘結劑加入量，以便降低鑄件生產成本和減少澆注過程中氣體發生量，減少鑄件產生氣孔缺陷的可能性。④發氣量少，要求粘結劑受熱發氣緩慢、量少。對於鑄鋼和球墨鑄鐵等類鑄件還要求粘結劑的含氮量低，以防止產生皮下氣孔、針孔等缺陷。⑤潰散性好，粘結劑受到高溫作用能自行分解潰散，以防止鑄件凝固後產生內應力、裂紋，並使鑄件容易清砂。此外，還要求粘結劑不易吸潮或變質，混砂後可使用時間長，不粘附模樣和芯盒，對人體無害，對環境無污染，來源豐富，價格低廉等。

球團粘結

產品簡介

冶金球團粘結劑是生產鋼鐵行業加工球團礦的關鍵性輔助原料，它的性能優劣直接關係著焙燒球團的質量好壞。採用該粘結劑生產冷固球團原有設備不用改造，可解決現有鐵礦粉原料及含鐵塵泥粉料再利用方法耗能高、工序複雜或不能大批量轉化利用等技術問題。

該粘結劑不僅適用於煉鐵礦粉原料、二氧化鈦、二氧化錳等金屬的成型造粒，同時適用於鋼鐵企業廢棄物的成型造粒（如高爐爐塵、軋鋼皮、鐵屑、沉泥、返礦、除塵布袋料、鋼渣、硫酸渣、鋼渣、煉鋼除塵灰及其它含鐵粉料），均可達到燒結或高爐套用要求。改變了鐵礦球團的生產長期採用膨潤土作粘結劑，降低品位，球團強度低，粉化率高等問題。具有粘結力強、球團強度、高降低球團礦焙燒溫度、縮短焙燒時間，焙燒性能好、提高球團礦品位；降低生產成本等特點。

性能及作用

1、提高物料的成核率，降低生球的長大速度，使生球粒度小而均勻，提高造球率。提高生球強度，特別是生球的落下強度；

2、提高生球的熱穩定性，既可提高生球乾燥時的爆裂溫度，又可提高幹球強度和成品球團礦的強度。

3、提高球團礦的還原軟化溫度，抑制球團礦還原時的異常膨脹還原遲滯現象。

4、提高球團礦品位、抗壓強度、球團微孔隙度，改善球團礦的還原性能。

5、縮短球團礦的高溫焙燒時間，從而提高球團礦產量，降低工藝風機電能消耗和降低總熱量消耗趁本中的燃料費用。

工作機理

燒結球團粘結劑具有極強的水化作用，遇水後迅速高度分散成單體，填充在礦粉顆粒的空隙中，由於單體有很強的膠體性質，可增強礦粉的粘結作用。同時在粘結劑的吸附水層，能使生球在受到衝擊作用時，使球團球粒之間相互滑動，從而產生塑性變形不至於破碎，提高了生球的落下強度。

燒結球團粘結劑對礦粉有很強的親合粘結功能，改善混合料的親水性，促使母球迅速生成，縮短造球時間，提高生球產量，同時粘結劑在生球乾燥到600 ℃ 左右時易分解揮發可燃，從而能在確保生球強度和暴烈溫度提高的同時，還可提高生球的乾燥速度，縮短乾燥時間，提高生球產量，利於成品球固結強度的提高。

燒結球團粘結劑的高溫可燃性，可增加球的內外透氣性，使成品球的微氣孔度增加，還原性改善，抑制還原遲滯現象，消除夾生球現象。使球團入爐比例增加，焦比降低，鐵含量增加。

燒結球團粘結劑中所含的強氧化劑在球團焙燒溫度條件下分解釋放氧氣，可增強固結氧化性氣氛，使Fe3O4完全氧化成Fe2O3放熱，促使Fe2O3結晶和再結晶長大迅速；TDQ球團粘結增效劑中的穩定劑可抑制Fe2O3的高溫分解和Fe3O4的結晶。從而縮短焙燒時間、提高產量、節省燃耗和工藝風機電耗。

粘結機理

由膠黏劑與被粘物形成的粘合存在著吸附作用與吸附理論、靜電作用與靜電理論和擴散作用與擴散理論這三種理論解釋。

1、吸附作用與吸附理論吸附理論認為粘結力主要產生與膠粘體系的分子作用，存在兩個階段，第一階段是液體膠黏劑分子藉助於熱布朗運動向被粘物表面擴散，使兩者所有的極性基團或連結相互接近。第二階段是吸附力的產生，當膠黏劑和被粘物兩種分子間的間距達到1-0.9mm時，兩種分子便會產生吸附作用，直至他們之間的距離達到最大穩定的狀態，粘結力的大小與膠黏劑的極性有關，但主要是取決於膠粘體系分子在接觸區的稠密程度。

2、靜電作用與靜電理論當膠黏劑-被粘物體系是由一種電子給予體-電子接受體的組合形式時，就會在界面區兩側形成雙電層，雙電層電荷的性質相反，從而產生了靜電吸引力。但靜電作用僅存在於能夠形成雙電層的黏合體系，因此不具備普遍性，且絕對不是對黏合起主導作用的因素。

3、擴散作用與擴散理論兩種聚合物在具有相容性的前提下，當它們相互緊密接觸時，由於分子的布朗運動或鏈段的擺動會產生相互擺動的現象，擴散結果導致界面的消失和過渡區的產生，黏合體系的擴散作用產生了牢固的黏合結構。在黏合體系中適當降低膠黏劑的分子量有助於提高分散係數，改善黏合性能。聚合物分子鏈排列堆積的緊密程度不同，其擴散行為有顯著的不同。大分子內有空穴或分子間有空洞結構者擴散作用就比較強。擴散作用還受到兩聚合物的接觸時間、黏合溫度等因素的影響。一般是接觸溫度越高，時間越長，其擴散作用也越強，由擴散作用產生的粘合力就越高。

生產設備

反應釜（攪拌機）、輸送泵、成品罐，計量用具。

燒結球團型的生產

本技術生產工藝簡單，工業化生產冷水製作、30分鐘出產品，無能源消耗、無污水、無有害氣體排放，成本低。

生產工藝流程如下：

原料→ 水 → 助劑 → 常溫反應 → 成品

發展作用

人類早在遠古時代就開始用乾枯的樹脂貼上物品。古代中國和巴比倫王國是用瀝青或牛皮膠作粘結劑的。從中世紀開始到近代，歐洲已開始興起使用骨膠、用牛奶製成的酪蛋自或阿拉伯樹膠作粘結劑。

進入20世紀，人類發明了套用高分子化學和石油化學製造的“合成粘結劑”，其種類繁多，粘結力強。產量也有了飛躍發展。與澱粉、阿拉伯樹膠、甲醛相比，用環氧樹脂或甲醛樹脂等材料合成的化學高分子粘結劑的粘結力更強，而且具有耐水、耐熱等特點。

若想從理論上去說明“用粘結劑為什麼能將物體粘在一起”尚有很多難點，因為它是物理、化學、機械等眾多要素的組合。但粘結劑共同的一點就是“用液體沾塗連線面”、“粘連後由液體變成固體”、“一旦凝固定位其性質就變得相當穩定，可承受來自外部的力”。

有一種通俗的理論認為，在想連結的面的凹凸處放進粘結劑後，粘結劑就會起到錨的作用。被稱之為“錨效應”的這種力使物與物之間機械性地粘合在一起。但這種觀點則很難說明玻璃或金屬那樣的光滑表面的粘合機理。

像玻璃那樣的物體粘結取決於分子和原子間起作用的“分子間力”。所謂分子間力就是物體與物體之間的分子水平相差極小時能夠通過分子或原子中的電偏置使正電和負電相吸的力。當用液體粘結劑覆蓋住連結體表面時，粘結劑的分子與連結物體的分子間距離縮短，在分子間力的作用下使物體結連起來。

目前，瞬間粘結劑可稱為是實用性強、高性能的粘結劑。現在暢銷的瞬間粘結劑是1955年美國的研究人員在研究中偶然發現的一種叫做“氰基丙烯酸酯”的化合物合成的物質。瞬間粘結劑不需摻合更多的化學製劑，只要用空氣中微量的水分將粘結劑固化，便可在瞬間將物體緊緊地粘合在一起。這種瞬間粘結劑適用的材料很多（木材和布除外），特別適於家庭使用。

發展方向

隨著現代技術的進步，瞬間粘結劑已得到進一步地改良。改良後的粘結劑可用於一些微細血管、臟器及皮膚的止血，促進傷口早日癒合，防止病原體感染。

目前最引人注目的是太空梭使用的粘結劑。飛機的前面和下部的耐熱磁磚就是用一種叫做“RTV室溫加硫型”矽粘結劑粘附在飛機上的。這種在室溫下固化的粘結劑可耐零下100度以下，零上1650度的溫度，即使在極低或極高的溫度下也可保持抗衝擊力的彈性，因而被廣泛用於宇宙、航天、電子工業等領域。

具體產品

介紹

熱塑性樹脂改性的環氧樹脂具有較好的耐熱性。目前，用於·增韌環氧膠粘劑的熱塑性樹脂主要有聚乙烯醇縮醛、聚碳酸醋、尼龍、聚楓等。聚乙烯醇縮醛是熱塑性線性高分子，它與環氧樹脂的混溶性好。由於其分子中存在經基，可與環氧樹脂中的經基和壞氧基進行醚化反應，從而起到增韌的效果。關長參等網以聚乙烯醇縮醛為“骨架材料”,E5環氧樹脂為粘料製成了一種新型結構膠。研究發現:該膠不僅具有聚乙烯醇縮醛一酚醛膠耐久性好的優點，還具有固化中無揮發物、韌性高等優點o彭榮華等用有機矽樹脂和聚乙烯醇縮丁醛複合改性環氧E-42，製備出一種新型的環氧結構膠。研究發現:環氧樹脂(E-42)用有機矽樹脂和聚乙烯醇縮丁醛複合改性後製備的膠粘劑，具有良好的機械性能和耐高溫性能。該膠室溫下剪下強度可以達到18MPa以上，室溫條件下使用時各方面性能優良;150℃時的剪下強度為8.8MPa以上，能夠滿足被粘接件在150℃下長期工作的要求。此外，該膠的適用面廣，可以作為多種材料的結構膠粘劑使用。

聚碳酸醋具有優良的力學性能和熱穩定性，能與環氧樹脂很好地共溶。由於其分子結構中含有碳酸醋I*基，它可以和胺、醇等形成氫鍵，也可以和一些含醇、醋等基團的物質發生醋交換反應。郝冬梅等[mil對聚碳酸醋改性環氧樹脂體系的力學性能進行了研究，研究發現:用脂肪胺對聚碳酸醋改性後、可以使改性聚碳酸醋大分子很容易進入環氧樹脂的網路，對環氧樹脂進行增韌。郝冬梅等[mil後來用合成的胺化聚碳酸醋(a-PQ改性環氧樹脂以形成新的交聯網路體系。以叔胺為固化劑，採用DSC,AFM等測試技術對本體系的玻璃化轉變溫度、表面形貌和力學性能進行了測試。研究發現:改性體系只有1個玻璃化轉變溫度，且隨著a-PC的加人，改性體系的玻璃化溫度從104.0℃降低到83.890。改性體系的力學

性能得到改善，衝擊韌性比純EP提高了ll%。

套用

尼龍是一種韌性很好的材料，分子中有大量的酞胺基和端梭基等，可以和環氧基發生反應，生成新型交聯結構的高分子材料。可大大提高環氧膠粘劑的膠接強度和韌性。劉開慶網用石油發酵尼龍作為基本材料，進行了環氧膠粘劑的改性研究，該尼龍是由8-24個碳原子碳鏈組成的混合二元酸和混合二元胺共聚而成，酞胺鍵含量低，所以吸水率低於其它尼龍品種，同時具有耐磨係數小，柔韌性好等優點。用該尼龍與環氧樹脂混合制得的膠粘劑其剪下強度可以達到45MPa以上。聚礬改性環氧樹脂膠粘劑是20世紀70年代研發的一種新型航空結構膠粘劑，與環氧一丁睛和環氧一尼龍等膠粘劑相比，聚礬結構上的獨特性(二苯礬基、醚鏈和異丙叉鏈)賦予其優良的特性，即二苯礬基賦予聚楓耐熱性和抗氧化性;醚鏈和異丙叉的存在可以改善聚礬的加工性，醚鏈亦賦予聚楓以韌性。因此，用它改性環氧樹脂製備的膠粘劑在很寬的使用溫度範圍(-55-175cC)內，具有高強度，高韌性的優良綜合性能網。楊卉等研究了不同分子量的環氧預聚物對雙酚A型雙官能團環氧樹脂/聚礬(PSF)/固化劑(二氨基二苯基礬，DDS)體系相分離結構的影響。研究發現:環氧預聚物分子量較小時，凝膠點和玻璃化是影響相結構的關鍵因素;環氧分子量較大時，環氧擴鏈後粘度的變化則成為抑制相分離的重要因素。電子顯微鏡(SEM)結果表明改變環氧預聚物分子量可以達到調控相結構的目的，隨著預聚物分子量的增大，體系的微區尺寸減小。

近年來，聚酞亞胺增韌環氧膠粘劑的研究也很多。日本大阪市立工業研究所對3種聚酞亞胺(PI)微粒改性環氧樹脂體系進行了研究:第一種為球形，粒徑約6pm;第二種為不定型，粒徑20-35pm;第三種為不定型，粒徑10-30Lm。用以改性DGEBA/DDS環氧體系，加人量為10%-20%，玻璃化溫度無明顯變化(改性前飛=229`0，改性後飛為224-231C),而膠的彈性、韌性卻大大增加[3010聚醚酞亞胺是初始相容性良好的熱塑性樹脂，用其改性環氧樹脂可以增加環氧樹脂的韌性。甘文君等用四種不同的苯基封端的PEI改性環氧TGDDM體系，研究發現:不同結構的PEI與環氧有不同的相容性，因而其共混體系具有不同的相結構，與環氧相容性好的可以形成雙連續相，有利於提高共混體系的力學性能

選購

1.根據被粘接材料的化學性質來選擇

被粘接材料有的是含有一些極性基團，因此必須選擇可與它起化學反應的粘合劑，這樣可以提高接頭的強度。

2.根據被粘接材料的物理性質來選擇

它包括被粘接材料的表面張力，對粘合劑中溶劑的溶解度，以及被粘接材料的表面特性，如剛性、彈性、韌性等。

3.根據膠粘接頭的特殊要求來選擇

因為粘接材料有各種各樣，使用的場合和條件也是千變萬化，因此必須根據對粘結接頭的具體要求來選擇合適的粘合劑，它包括了抗張、抗彎、抗剝離及抗衝擊等力學強度和耐高溫、耐水、耐油、耐低溫等性能以及光學、電磁等特殊功能。

4.根據需要固化的條件來選擇

粘合劑的固化受到溫度、壓力、時間及空氣等條件的影響，有的粘合劑需加熱固化，有的需加壓固化，有的則需隔絕空氣，因此應根據使用場合需要的條件選擇相應固化條件的粘合劑。

粘結劑