膠接（粘合、粘接、膠結、膠粘）是指同質或異質物體表面用膠黏劑連線在一起的技術，具有應力分布連續，重量輕，或密封，多數工藝溫度低等特點。膠接特別適用於不同材質、不同厚度、超薄規格和複雜構件的連線。膠接近代發展最快，套用行業極廣。膠黏劑的分類方法很多，按套用方法可分為熱固型、熱熔型、室溫固化型、壓敏型等；按套用對象分為結構型、非構型或特種膠；接形態可分為水溶型、水乳型、溶劑型以及各種固態型等。合成化學工作者常喜歡將膠黏劑按粘料的化學成分來分類。
基本介紹
- 中文名：膠黏劑
- 外文名：adhesive
- 簡稱為：膠
- 套用：企業工廠
定義,組成,分類,理論,膠粘理論,吸附理論,弱界層理論,擴散理論,靜電理論,機械作用力理論,影響因素,粘結工藝,發展史,參考配方,
定義
膠黏劑（adhesive）：通過界面的黏附和內聚等作用，能使兩種或兩種以上的製件或材料連線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，又叫黏合劑，習慣上簡稱為膠。簡而言之，膠黏劑就是通過黏合作用，能使被黏物結合在一起的物質。“膠黏劑”是通用的標準術語，亦包括其他一些膠水、膠泥、膠漿、膠膏等。
組成
1.粘結物質。
粘結物質也稱黏料，它是膠黏劑中的基本組分，起黏結作用。其性質決定了膠粘劑的性能、用途和使用條件。一般多用各種樹脂、橡膠類及天然高分子化合物作為粘結物質。
2.固化劑
固化劑是促使黏結物質通過化學反應加快固化的組分。有的膠黏劑中的樹脂（如環氧樹脂）若不加固化劑，其本身不能變成堅硬的固體。固化劑也是膠黏劑的主要組分，其性質和用量對膠黏劑的性能起著重要的作用。
3.增韌劑
增韌劑是為了改善黏結層的韌性、提高其抗衝擊強度的組分。常用的增韌劑有鄰苯二甲酸二丁酯和鄰苯二甲酸二辛脂等。
4.稀釋劑
稀釋劑又稱溶劑，主要起降低膠黏劑黏度的作用，以便於操作、提高膠黏劑的濕潤性和流動性。常用的稀釋劑有機溶劑有丙酮、苯和甲苯等。
5.填料
填料一般在膠黏劑中不發生化學反應，它能使膠黏劑的稠度增加、熱膨脹係數降低、收縮性減少、抗衝擊強度和機械強度提高。常用的填料有滑石粉、石棉粉和鋁粉等。
6.改性劑
改性劑是為了改善膠黏劑的某一方面性能，以滿足特殊要求而加入的一些組分，如為增加膠接強度，可加入偶聯劑，還可以加入防腐劑、防霉劑、阻燃劑和穩定劑等。
分類
膠黏劑的種類繁多，按不同的標準對膠黏劑進行簡單的分類如下。
1.根據膠黏劑黏料的化學性質，可以分為無機膠黏劑和有機膠黏劑，例如水玻璃、水泥、石膏等均可以作為無機膠黏劑使用，而以高分子材料為黏料的膠黏劑均屬於有機膠黏劑。
2.按照膠黏劑的物理狀態，可以分為液態、固態和糊狀膠黏劑，其中固態膠黏劑又有粉末狀和薄膜狀的，而液態膠黏劑則可以分為水溶液型、有機溶液型、水乳液型和非水介質分散型等。
3.按照膠黏劑的來源可以分為天然膠黏劑和合成膠黏劑，例如天然橡膠、瀝青、松香、明膠、纖維素、澱粉膠等都屬於天然膠黏劑，而採用聚合方法人工合成的各種膠黏劑均屬於合成膠黏劑的範疇。
4.對於常見的有機膠黏劑，按照分子結構可以分為熱塑性樹脂、熱固型樹脂、橡膠膠黏劑等幾種。
5.從膠黏劑的套用方式可以將其分為壓敏膠、再濕膠黏劑、瞬乾膠粘劑，延遲膠黏劑等。
6.從膠黏劑的使用溫度範圍，可以將其分為耐高溫、耐低溫和常溫使用的膠黏劑；而根據其固化溫度則可以分為常溫固化型、中溫固化型和高溫固化型膠黏劑。
7.從膠黏劑的套用領域來分，則膠黏劑主要分為土木建築、紙張與植物、汽車、飛機和船舶、電子和電氣以及醫療衛生用膠黏劑等種類。
8.從膠黏劑的化學成分可以分為各種具體的膠黏劑種類，如環氧樹脂膠黏劑、聚氨酯膠黏劑、聚醋酸乙烯膠黏劑等。
9.硬化膠、聚氨酯膠、環氧膠、密封膠、熱熔膠、灌封膠、有機矽膠、導電膠、壓敏膠、白乳膠、萬能膠、厭氧膠、聚醯胺膠、復膜膠、滲透膠、防水膠、防火膠、揚聲器專用膠、汽車專用膠、電子電器專用膠、光敏膠、建築專用膠、太陽能專用膠、汽車配維修專用膠、不乾膠、雙面膠、矽酮膠等等。
熱塑型
熱固型
合成橡膠型
橡膠樹脂劑
酚醛-丁腈膠、酚醛-氯丁膠、酚醛-聚氨酯膠、環氧-丁腈膠、環氧-聚硫膠等類
理論
膠粘理論
聚合物之間，聚合物與非金屬或金屬之間，金屬與金屬和金屬與非金屬之間的膠接等都存在聚合物基料與不同材料之間界面膠接問題。粘接是不同材料界面間接觸後相互作用的結果。因此，界面層的作用是膠粘科學中研究的基本問題。諸如被粘物與粘料的界面張力、表面自由能、官能基團性質、界面間反應等都影響膠接。膠接是綜合性強，影響因素複雜的一類技術，而現有的膠接理論都是從某一方面出發來闡述其原理，所以至今全面唯一的理論是沒有的。
吸附理論
人們把固體對膠黏劑的吸附看成是膠接主要原因的理論，稱為膠接的吸附理論。理論認為：粘接力的主要來源是粘接體系的分子作用力，即范德華力和氫鍵力。膠粘與被粘物表面的粘接力與吸附力具有某種相同的性質。膠黏劑分子與被粘物表面分子的作用過程有兩個過程：第一階段是液體膠黏劑分子藉助於布朗運動向被粘物表面擴散，使兩界面的極性基團或鏈節相互靠近，在此過程中，升溫、施加接觸壓力和降低膠黏劑粘度等都有利於布朗運動的加強。第二階段是吸附力的產生。當膠黏劑與被粘物分子間的距離達到10-5Å時，界面分子之間便產生相互吸引力，使分子間的距離進一步縮短到處於最大穩定狀態。
根據計算，由於范德華力的作用，當兩個理想的平面相距為10Å時，它們之間的引力強度可達10-1000MPa；當距離為3-4Å時，可達100-1000MPa。這個數值遠遠超過現代最好的結構膠黏劑所能達到的強度。因此，有人認為只要當兩個物體接觸很好時，即膠黏劑對粘接界面充分潤濕，達到理想狀態的情況下，僅色散力的作用，就足以產生很高的膠接強度。可是實際膠接強度與理論計算相差很大，這是因為固體的力學強度是一種力學性質，而不是分子性質，其大小取決於材料的每一個局部性質，而不等於分子作用力的總和。計算值是假定兩個理想平面緊密接觸，並保證界面層上各對分子間的作用同時遭到破壞時，也就不可能有保證各對分子之間的作用力同時發生。
膠黏劑的極性太高，有時候會嚴重妨礙濕潤過程的進行而降低粘接力。分子間作用力是提供粘接力的因素，但不是唯一因素。在某些特殊情況下，其他因素也能起主導作用。
吸附理論的缺陷：
吸附理論把膠接作用主要歸於分子間的作用力。它不能圓滿地解釋膠粘劑與被膠接物之間的膠接力大於膠粘劑本身的強度相關這一事實。
在測定膠接強度時，為克服分子間的力所作的功，應當與分子間的分離速度無關。事實上，膠接力的大小與剝離速度有關，這也是吸附理論無法解釋的。
吸附理論不能解釋極性的α-氰基丙烯酸酯能膠接非極性的聚苯乙烯類化合物的現象；對高分子化合物極性過大，膠接強度反而降低的現象，以及網狀結構的高聚物，當分子量超過5000時，膠接力幾乎消失等現象，吸附理論也都無法解釋。
以上事實說明，吸附理論尚不完善。
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化學鍵形成理論
化學鍵理論認為膠黏劑與被粘物分子之間除相互作用力外，有時還有化學鍵產生，例如硫化橡膠與鍍銅金屬的膠接界面、偶聯劑對膠接的作用、異氰酸酯對金屬與橡膠的膠接界面等的研究，均證明有化學鍵的生成。化學鍵的強度比范德化作用力高得多；化學鍵形成不僅可以提高粘附強度，還可以克服脫附使膠接接頭破壞的弊病。但化學鍵的形成並不普通，要形成化學鍵必須滿足一定的量子化`件，所以不可能做到使膠黏劑與被粘物之間的接觸點都形成化學鍵。況且，單位粘附界面上化學鍵數要比分子間作用的數目少得多，因此粘附強度來自分子間的作用力是不可忽視的。
弱界層理論
當液體膠黏劑不能很好浸潤被粘體表面時，空氣泡留在空隙中而形成弱區。又如，當中含雜質能溶於熔融態膠黏劑，而不溶於固化後的膠黏劑時，會在固體化後的膠粘形成另一相，在被粘體與膠黏劑整體間產生弱界面層（WBL）。產生WBL除工藝因素外，在聚合物成網或熔體相互作用的成型過程中，膠黏劑與表面吸附等熱力學現象中產生界層結構的不均勻性。不均勻性界面層就會有WBL出現。這種WBL的應力鬆弛和裂紋的發展都會不同，因而極大地影響著材料和製品的整體性能。
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產生相互擴散現象。這種擴散作用是穿越膠黏劑、被粘物的界面交織進行的。擴散的結果導致界面的消失和過渡區的產生。粘接體系藉助擴散理論不能解釋聚合物材料與金屬、玻璃或其他硬體膠粘，因為聚合物很難向這類材料擴散。
靜電理論
當膠黏劑和被粘物體系是一種電子的接受體-供給體的組合形式時，電子會從供給體（如金屬）轉移到接受體（如聚合物），在界面區兩側形成了雙電層，從而產生了靜電引力。
在乾燥環境中從金屬表面快速剝離粘接膠層時，可用儀器或肉眼觀察到放電的光、聲現象，證實了靜電作用的存在。但靜電作用僅存在於能夠形成雙電層的粘接體系，因此不具有普遍性。此外，有些學者指出：雙電層中的電荷密度必須達到1021電子/厘米2時，靜電吸引力才能對膠接強度產生較明顯的影響。而雙電層棲移電荷產生密度的最大值只有1019電子/厘米2（有的認為只有1010-1011電子/厘米2）。因此，靜電力雖然確實存在於某些特殊的粘接體系，但決不是起主導作用的因素。
機械作用力理論
從物理化學觀點看，機械作用並不是產生粘接力的因素，而是增加粘接效果的一種方法。膠黏劑滲透到被粘物表面的縫隙或凹凸之處，固化後在界面區產生了嚙合力，這些情況類似釘子與木材的接合或樹根植入泥土的作用。機械連線力的本質是摩擦力。在粘合多孔材料、紙張、織物等時，機構連線力是很重要的，但對某些堅實而光滑的表面，這種作用並不顯著。
影響因素
上述膠接理論考慮的基本點都與粘料的分子結構和被粘物的表面結構以及它們之間相互作用有關。從膠接體系破壞實驗表明，膠接破壞時也現四種不同情況：1.界面破壞：膠黏劑層全部與粘體表面分開（膠粘界面完整脫離）；2.內聚力破壞：破壞發生在膠黏劑或被粘體本身，而不在膠粘界面間；3.混合破壞：被粘物和膠黏劑層本身都有部分破壞或這兩者中只有其一。這些破壞說明粘接強度不僅與被粘劑與被粘物之間作用力有關，也與聚合物粘料的分子之間的作用力有關。
高聚物分子的化學結構，以及聚集態都強烈地影響膠接強度，研究膠黏劑基料的分子結構，對設計、合成和選用膠黏劑都十分重要。
粘結工藝
由於膠黏劑和被粘物的種類很多，所採用的粘結工藝也不完全一樣，概括起來可分為：①膠黏劑的配製；②被粘物的表面處理；③塗膠；④晾置，使溶劑等低分子物揮發凝膠；⑤疊合加壓；⑥清除殘留在制品表面的膠黏劑。
膠黏劑選用的注意事項
1．儲存期
a. 每種產品均有儲存期，根據國際標準及國內標準，儲存期指在常溫（24℃）情況下。丙烯酸酯膠類為20℃。
b. 對丙烯酸酯類產品，如溫度越高儲存期越短。
c. 對水基類產品如溫度在零下1℃以下，直接影響產品質量。
2．強度：
a. 世界上沒有萬能膠，不同的被粘物，最好選用專用膠黏劑。
b. 對被粘物本身的強度低，那么不必選用高強度的產品，否則，將大材小用，增加成本。
c. 不能只重視初始強度高，更應考慮耐久性好。
d. 高溫固化的膠黏劑性能遠遠高於室溫固化，如要求強度高、耐久性好的，要選用高溫固化膠黏劑。
e. 對a氰基丙烯酸酯膠(502強力膠)除了應急或小面積修補和連續化生產外,對要求粘接強度高的材料,不宜採用.
3. 其他
a.白乳膠和脲醛膠不能用於粘金屬.
b.要求透明性的膠黏劑,可選用聚氨酯膠、光學環氧膠，飽和聚酯膠，聚乙烯醇縮醛膠。
c.膠黏劑不應對被粘物有腐蝕性。如：聚苯乙烯泡沫板，不能用溶劑型氯丁膠黏劑。
d.脆性較高的膠黏劑不宜粘軟質材料。
4.膠黏劑在使用時注意事項：
a.對AB組份的膠黏劑,在配比時，請按說明書的要求配比。
b.對AB組份的膠黏劑,使用前一定要充分攪拌均勻。不能留死角,否則不會固化。
c.被粘物一定要清洗乾淨，不能有水份（除水下固化膠）。
d.為達到粘接強度高，被粘物儘量打磨，
e.粘接接頭設計的好壞,決定粘接強度高低。
f.膠黏劑使用時,一定要現配現用，切不可留置時間太長,如屬快速固化，一般不宜超過2分鐘。
g.如要強度高、固化快,可視其情況加熱，塗膠時,不宜太厚，一般以0.5mm為好，越厚粘接效果越差。
h.粘接物體時，最好施壓或用夾具固定。
i.為使強度更高，粘接後最好留置24小時。
j.單組份溶劑型或水劑型，使用時一定要攪拌均勻。
k.對溶劑型產品，塗膠後，一定要涼置到不大粘手為宜，再進行粘合。
發展史
膠黏劑的發展進入了一個漫長的歷史進程，人類使用膠黏劑，可以追溯到很久以前。從考古發掘中發現，遠在600年前，人類就用水和黏土調和起來，作為膠黏劑，制陶和制磚，把石頭等固體粘結成生活用具。我國是發現和使用天然膠黏劑最早的國家之一。遠古時代就有黃帝煮膠的故事，一些古代書籍就有關於膠黏劑製造和使用的蹤跡，足以證明我國使用膠黏劑的歷史之悠久。
伴隨著生產和生活水平的提高，普通分子結構的膠黏劑已經遠不能滿足人們在生產生活中的套用，這時高分子材料和納米材料成為改善各種材料性能的有效途徑，高分子類聚合物和納米聚合物成為膠粘劑重要的研究方向。在工業企業現代化的發展中，傳統的以金屬修複方法為主的設備維護工藝技術已經不能滿足針對更多高新設備的維護需求，為此誕生了包括高分子複合材料在內的更多新的膠黏劑，以便解決更多問題，滿足新的套用需求。二十世紀後期，世界已開發國家以美國福世藍（1st line）公司為代表的研發機構，研發了以高分子材料和複合材料技術為基礎的高分子複合型膠黏劑，它是以高分子複合聚合物與金屬粉末或陶瓷粒組成的雙組分或多組分的複合材料，它可以極大解決和彌補金屬材料的套用弱項，可廣泛用於設備部件的磨損、沖刷、腐蝕、滲漏、裂紋、劃傷等修復保護。高分子複合材料技術已發展成為重要的現代化膠黏劑套用技術之一。
膠黏劑的危害
膠黏劑可能對環境的污染和人體健康的危害，是由於膠黏劑中的有害物質。如揮發性有機化合物、苯、甲苯、二甲苯、甲醛、游離甲苯二異氰酸酯以及揮發性有機化合物等所造成的。
揮發性有機化合物（VOC）在膠黏劑中存在較多，如溶劑型膠黏劑中的有機溶劑，三醛膠（酚醛、脲醛、三聚氰胺甲醛）中的游離甲醛，不飽和聚酯膠黏劑中的苯乙烯，丙烯酸酯乳液膠黏劑中的未反應單體，改性丙烯酸酯快固結構膠黏劑中的甲基丙烯酸甲酯，聚氨酯膠黏劑中的多異氰酸酯，α-氰基丙烯酸酯膠黏劑中的SO2，4115建築膠中的甲醇、丙烯酸酯乳液中的增稠劑氨水等。這些易揮發性的物質排放到大氣中，危害很大，而且有些發生光化作用，產生臭氧，低層空間的臭氧污染大氣，影響生物的生長和人類的健康，有些鹵代烴溶劑則是破壞大氣臭氧層的物質。有些芳香烴溶劑毒性很大，甚至有致癌性。 苯的蒸氣具有芳香味，卻對人又強烈的毒性，吸入和經皮膚吸收都可中毒，使人眩暈、頭痛、乏力、嚴重時因呼吸中樞痙攣而死亡。苯已被列為致癌物質，長期接觸有可能引發膀胱癌。空氣中最高容許濃度為40mg/m³。
甲苯具有較大毒性，對皮膚和黏膜刺激性大，對神經系統作用比苯強，長期接觸有引起膀胱癌的可能。但甲苯能被氧化成苯甲酸，與甘氨酸生成馬尿酸排出，故對血液並無毒害。短期內吸入較高濃度甲苯可出現眼及上呼吸道明顯的刺激症狀、眼結膜及眼部充血、頭暈、頭痛、四肢無力等症狀。空氣中最高容許濃度100mg/m³。 二甲苯對眼及上呼吸道黏膜有刺激作用，高濃度時對中樞神經系統有麻醉作用。短期內吸入較高濃度二甲苯可出現眼及上呼吸道明顯的刺激症狀、眼結膜及咽部充血，頭暈、頭痛、噁心、嘔吐、胸悶、四肢無力、意識模糊、步態蹣跚。工業用二甲苯中常含有苯等雜質。
甲醛具有強烈的致癌和促癌作用。大量文獻記載，甲醛對人體健康的影響主要表現在嗅覺異常、刺激、致敏、肺功能異常、肝功能異常和免疫功能異常等方面。
游離甲苯二異氰酸酯在裝修中主要存在於油漆之中，超出標準的游離TDI會對人體造成傷害，主要是致敏和刺激作用，出現眼睛疼痛、流淚、結膜充血、咳嗽、胸悶、氣急、哮喘、紅色丘疹、斑丘疹、接觸性致敏性等症狀，國際上對游離TDI的限制標準是0.5%以下。
參考配方
成分 | 質量百分比 | 成分說明 |
聚氨酯（MDI | 20~25% | |
聚氨酯（聚環氧丙烷） | 20~25% | |
甲基異丁基酮 | 6~10% | |
丙二醇甲醚醋酸酯 | 10~15% | |
酚醛樹脂 | 3~5% | |
丙酮 | 3~5% | |
乙苯 | 5~10% | |
二甲苯 | 餘量 |
