[科普中国]-溶剂基黏合剂

剂基体系使用一种或多种挥发性溶剂溶解聚合物黏合剂，生产黏度相对低的溶液。黏合剂加到连接表面上后，溶剂挥发。只剩下高相对分子质量的聚合物；溶利基弹性体或橡胶丛黏合剂归入此类。涂漆或稠化的热塑性黏合剂也是由大量的溶于混合溶剂中的原树脂组成。所选用的溶剂影响操作时间和粘接质量，而聚合物浓度影响黏度和体系的填缝能力。将这些稠化的热塑性黏合剂称作具有填缝能力的溶剂焊接材料更为合适，而不称作真正的黏合剂；溶剂基黏合剂的安全性和环境公害已经导致其使用量的明显降低。

黏合剂的特点黏合剂是通过黏附作用使被粘物相互结合在一起的物质，又叫做胶黏剂。近年来，黏合技术发展迅速，应用十分广泛，与焊接、铆接、榫接、钉接、缝合等连接方法相比具有以下的特点：

①对被黏接材料的适用范围较宽，可以黏合不同性质的材料。例如，对性质不同的金属或脆性陶瓷材料很难焊接、铆接和钉接，但采用黏合剂来黏合，以达到很好的结合效果。

②可以黏合结构复杂、异型或大型薄板类的机械部件。焊接时会产生热变形．铆接时会产生机械变形，而采用黏合的方法可以避免部件的各种变形。大型薄板的结构部件如果不采用黏合方法是难以制造的。

③黏合件外形平滑美观，有利于提高空气动力学性能。这一特点在飞机、导弹和火箭等高速运载工具上有重要应用。

④黏合是面粘接，不易产生应力集中，接头有良好的疲劳强度，同时具有优异的密封、绝缘和耐腐蚀等性能。

但是。黏合技术对被粘物的表面处理和黏合工艺要求很严格。目前，对黏合质量也没有简便可行的无损检验方法。

溶剂基黏合剂的组成黏合剂一般是以聚合物为主要成分的多组分体系。其组成中除了基料以外，还有许多可对基料起到改性或提高品质作用的辅助成分。通过选择辅料的品种和数量，可使黏合剂的性能达到最佳。根据配方及用途的不同，包含以下辅料中的一种或数种。

(1)固化剂

固化剂用来使黏合剂交联固化，从而提高黏合剂的黏合强度、化学稳定性、耐热性等，固化剂是热固性树脂为基料的黏合剂必须的成分。不同的树脂要针对其分子链上的反应基团而选用合适的固化剂。

(2)硫化剂

硫化剂与固化剂的作用类似，是使橡胶为主要成分的黏合剂产生交联的物质。

(3)促进剂

促进剂可加速固化剂或硫化剂的固化反应或硫化反应的物质。

(4)增韧剂及增塑剂

增韧剂及增塑剂能改进黏合剂的脆性、抗冲击性和伸长率。

(5)填料

填料具有降低固化时的收缩卒、提高尺寸稳定性、耐热性和机械强度、降低成本等作用。

(6)溶剂

溶剂的作用是溶解主料以及调节黏度，便于施工，溶剂的种类和用量与粘接工艺密切相关。

(7)其他辅料

其他辅助成分主要有稀释剂、偶联剂、防老剂等。1

溶剂基黏合剂黏合机理连接聚合物基材使用的聚合物黏合剂与连接金属制件的过程明显不同。界面处的实际黏合力或强度是范德华力（物理吸附连接）或主价键（化学吸附粘接）结合的结果下，如图(a)所示。然而当聚合物黏合剂和聚合物基材一起使用时，分子链有可能扩散到界面上，如图(b)所示。当黏合体系含有可能使基材表面软化的溶剂时，这种情况可以被理解。当溶剂基黏合剂（涂漆的）或类似单体黏合剂的溶剂被使用时，或甚至在某种程度上当热塑熔体黏合剂被使用时（由于热效应），可能产生这种情况。事实上，许多聚合物制件的粘接过程，特别是那些无定形的热塑性制件的粘接是溶剂粘接（焊接）和粘接的交叉过程。重要的要考虑到是否存在链扩散。溶剂粘接（或焊接）的极端情况如图(c)所示。

黏合剂选择特定应用的黏合剂的选择取决于许多因素，包括：使用环境、应力值、基材表面化学、基材刚性-温度特性，基材热膨胀系数、填缝要求和应用方法。

(1)使用环境

黏合剂是塑性材料，因此对温度、相对湿度和其他环境因素有较强依赖性。被选定的黏合剂在期望的极端气候条件下被适当使用是重要的。由于在高温下运行良好的黏合剂在低温下可能生脆，或者相反，即黏合剂在低温下是韧性的，在高温下容易破坏或变软，因此这是个重要问题。注意到长期环境作用或老化可能对表面化；芒和粘接强度有影响也是重要的：界面处弱界面层优先替换黏合剂的过程称为解吸、聚合物和环境中存在的湿分都可引起长期范围内的解吸。

(2)应力值

所期望的负载值对接头设计和黏合剂的选择都有影响。加载速率、加载频率和加载周期这些因素必须在黏合剂选择之前量化。另外也必须仔细考虑误用的可能。

(3)基材表面化学

所选黏合剂必须润湿和有效接触所连接的两个表面。当粘接材料的表面能值很低时设计者可采用的黏合剂方案是有限的。对由同一种聚合物（如ABS和ABS）生产的制件进行粘接时，黏合剂的选择也比较容易，而粘接不同材料（如ABS和铝）制件的黏合剂必须对两种基材都有亲和力。

(4)基材热膨胀系数(CTE)

为使基材和黏合剂间的CTE相对差值尽可能小，使热诱导应变降至最低，也应该选择黏合剂。在两种基材具有明显不同的热膨胀系数的情况下，理论上黏合剂具有的CTE值介乎两种基材之间，且为了解释CTE的差别，在剪切时应是足够柔顺。黏合剂的CTE值的调节也可用填料或添加剂实现。当产品经受热循环时，对CTE失配的影响是合成的结果。

(5)填缝要求

基材的表面粗糙度和平整度决定了黏合剂的填缝要求。塑料制件一般可用相当紧的公差模制，然而由于取向和收缩作用它们确实具有弯曲的倾向。在粘接过程中为了用夹具矫正弯曲制件，制件一般应是十分柔软的。热塑熔体和反应性的预聚物黏合剂通常具有良好的填缝能力，而单体黏合剂具有较低的黏度和差的填缝能力。涂漆溶剂体系（溶剂胶结）的填缝能力是由聚合物在溶液中的浓度决定的。2

本词条内容贡献者为:

李勇 - 副教授 - 西南大学