結構粘合劑是指能對金屬等材料產生高強度連線的粘合劑，這種連線即是使被粘接的金屬達到屈服強度時也不會被破壞。此外，粘合劑本身應具有耐熱性，以及與金屬結構完全一致的各種耐久性。這類粘合劑通常由數種合成高聚物組成。粘接時，在一定溫度和一定壓力下，這些聚合物發生聚合、交聯等化學反應以增強粘合能力。常用的結構粘合劑主要有酚醛-丁睛橡膠型、環氧-丁睛橡膠型、酚醛-環氧樹脂型、環氧-胺類固化劑等類型。
基本介紹
- 中文名：結構黏合劑
- 外文名：Structural adhesive
- 特點：適於異種材料的粘接
- 常用粘合劑：環氧黏合劑、改性酚醛
- 發生反應：聚合、交聯
- 狀態：液態、糊狀、半固化薄膜及固態
簡介,環氧黏合劑,改性酚醛,聚酯,聚氨酯,
簡介
20世紀70年代中期。國外開發了新型改性丙烯酸酯結構黏合劑，又名第二代丙烯酸酯黏合劑。第二代丙烯酸酯黏合劑是反應型雙包裝黏合劑，由丙烯酸酯類單體或低聚物、引發劑、彈性體和促進劑等組成。組分需要分裝．可將單體、彈性體、引發劑裝在一起，促進劑另裝。當這兩包裝組分混合後即發生固化反應。使單體（如MMA）與彈性體（如氯磺化聚乙烯）產生接枝聚合，從而得到很高的粘接強度。
第二代丙烯酸酯黏合劑具有窒溫快速固化、粘接強度高和粘接範圍廣等優點，用於粘接鋼、鋁和青銅等金屬，以及ABS、PVC、玻璃鋼、PMMA等塑膠、橡膠、木材、玻璃和混凝土等，特別是適於異種材料的粘接。但目前尚存在有氣味、耐水和耐熱性差、儲存穩定性差等缺點。
環氧黏合劑
除了未處理的塑膠和彈性材料，環氧黏合劑對於所有基材都能提供高度黏結。固化的環氧黏合劑具有熱固性分子結構，呈現出優異的拉伸剪下強度，但其剝離強度很差，除非使用彈性聚合物進行改性。環氧黏合劑還具有優異的耐油性、阻濕性和耐溶劑性，長久應力作用下固化收縮率低而且耐蠕變。
環氧黏合劑產品有多種類型，如液態、糊狀、半固化薄膜及固態。除了一些可噴塗黏合劑以溶劑體系存在之外，通常情況下環氧黏合劑都以100%的固體（無溶劑）組成供應。環氧樹脂在固化過程中沒有溶劑揮發過程，適宜於填縫套用。根據固化劑種類的不同，環氧黏合劑可以在室溫固化，也可以加熱固化。加熱固化通常能常能夠獲得更高的黏結強度和耐熱性能；室溫固化型環氧樹脂可以在1min之內硬化，但大多數體系仍需要18~72h，固化時間主要依賴於固化溫度，如下圖所示。
固化時間與溫度關係環氧樹脂是結構黏合劑當中用途最廣泛的一種，因為它可以用許多不同種類的樹脂進行固化，並與之發生反應從而提供多變的性能。
改性酚醛
酚醛或酚醛樹脂也可以作為黏合劑用於木材黏結。但是，由於該類樹脂生性較脆，因而不適合於單獨使用。採用各種合成橡膠和熱塑性材料改性後的酚醛樹脂，其韌性顯著增加。改性酚醛黏合劑可適用於多種材料的結構黏結。
1、丁腈一酚醛
酚醛樹脂與丁腈橡膠的某種共混物可以用於製備適合在300°F下使用的黏合劑。對於金屬，丁腈一酚醛黏合劑可以提供超過4000lbf/in2的剪下強度和優異的剝離性能；對於橡膠、塑膠及玻璃，也可以提供很好的黏結強度。該類黏合劑還具有高的抗衝擊性能及良好的抗蠕變、耐疲勞性能。其次，它的耐溶劑、耐油及耐水性能也不錯。
丁腈一酚醛黏合劑可以是含溶劑溶液，也可以是載體或無載體型薄膜。在200lbf/in2的壓力下，其固化溫度為300~500°F。該黏合劑具有最高的固化溫度，同時在使用中也具有最好的耐高溫性能。由於其良好的剝離強度和耐高溫性能，丁腈一酚醛黏合劑常用於汽車制動塊與襯墊的黏結。
2、氯丁橡膠一酚醛
氯丁橡膠一酚醛合金可用於黏結多種基材，其正常工作溫度是-70~200℉。由於該黏合劑具有優異的耐蠕變和耐工作環境性能，因此其黏結接頭可以承受持續應力。另外，其疲勞和衝擊強度也很好，但剪下強度要比其他種類的改性酚醛黏合劑差。
氯丁橡膠一酚醛黏合劑的固化條件要求溫度高於300℉，壓力高於50lbf/in2。其存在形式有兩種：含溶劑溶液和薄膜。固化過程中，該黏合劑對空氣中的濕氣、表面污漬和其他工藝變數十分敏感。
聚酯
聚酯是性能十分寬泛的一種合成樹脂。它可以劃分為截然不同的兩大類：飽和聚酯及不飽和聚酯。
不飽和聚酯固化迅速，屬於二元體系，但其硬化過程需要添加催化劑，通常為過氧化物。苯乙烯單體常用作聚酯樹脂的反應性稀釋劑。聚酯的固化溫度隨著催化劑類型而不同，可以室溫固化，也可以加熱固化。有時可以在樹脂中添加加速劑（如鈷萘）以加速固化。不飽和聚酯黏合劑與環氧黏合劑相比，其固化過程中收縮率更大，且耐化學性能更差。某種類型的聚酯在空氣存在的情況下固化困難，但當其封閉在兩種基材之間時即可完全固化。根據樹脂類型的不同，聚酯黏合劑可能是柔性的，也可能是剛性的。它們可以作為汽車車身的修補配件，還可以用於修築地板；對於玻璃纖維增強的聚酯層壓板具有很高的黏結強度。
飽和聚酯黏合劑具有很好的剝離強度，可以用於黏結層壓塑膠薄膜，如聚對苯二甲酸乙二醇酯薄膜。它們還具有良好的透明度和著色穩定性。無論是溶液還是固體形式的聚酯，都可以在固化劑（例如異氰酸酯）存在條件下發生化學交聯，從而提高其熱穩定性和化學穩定性。
聚氨酯
聚氨酯基黏合劑的黏結層十分堅韌且具有很高的剝離強度，通常為二元液體體系。它們可以在室溫或加熱條件下固化；低溫下具有相當高的強度，但在高於250℉的條件下只有少數配方可以正常工作。與環氧黏合劑類似，聚氨酯黏合劑有多種使用方法，可以與絕大多數基材表面進行強烈黏結。有些聚氨酯黏合劑在濕度較大的環境中會發生完全降解。
聚氨酯黏合劑可以與很多種基材進行良好黏結，包括難以黏結的塑膠。由於其具有一定的柔韌性，常用於黏結薄膜、金屬薄片及彈性體。另外，還有一類一元氨基甲酸乙酯黏合劑，率氣中的濕氣可引發其固化反應。
