[科普中国]-结构黏合剂

结构粘合剂是指能对金属等材料产生高强度连接的粘合剂，这种连接即是使被粘接的金属达到屈服强度时也不会被破坏。此外，粘合剂本身应具有耐热性，以及与金属结构完全一致的各种耐久性。这类粘合剂通常由数种合成高聚物组成。粘接时，在一定温度和一定压力下，这些聚合物发生聚合、交联等化学反应以增强粘合能力。常用的结构粘合剂主要有酚醛-丁睛橡胶型、环氧-丁睛橡胶型、酚醛-环氧树脂型、环氧-胺类固化剂等类型。

简介20世纪70年代中期。国外开发了新型改性丙烯酸酯结构黏合剂，又名第二代丙烯酸酯黏合剂。第二代丙烯酸酯黏合剂是反应型双包装黏合剂，由丙烯酸酯类单体或低聚物、引发剂、弹性体和促进剂等组成。组分需要分装．可将单体、弹性体、引发剂装在一起，促进剂另装。当这两包装组分混合后即发生固化反应。使单体（如MMA）与弹性体（如氯磺化聚乙烯）产生接枝聚合，从而得到很高的粘接强度。

第二代丙烯酸酯黏合剂具有窒温快速固化、粘接强度高和粘接范围广等优点，用于粘接钢、铝和青铜等金属，以及ABS、PVC、玻璃钢、PMMA等塑料、橡胶、木材、玻璃和混凝土等，特别是适于异种材料的粘接。但目前尚存在有气味、耐水和耐热性差、储存稳定性差等缺点。1

环氧黏合剂除了未处理的塑料和弹性材料，环氧黏合剂对于所有基材都能提供高度黏结。固化的环氧黏合剂具有热固性分子结构，呈现出优异的拉伸剪切强度，但其剥离强度很差，除非使用弹性聚合物进行改性。环氧黏合剂还具有优异的耐油性、阻湿性和耐溶剂性，长久应力作用下固化收缩率低而且耐蠕变。

环氧黏合剂产品有多种类型，如液态、糊状、半固化薄膜及固态。除了一些可喷涂黏合剂以溶剂体系存在之外，通常情况下环氧黏合剂都以100%的固体（无溶剂）组成供应。环氧树脂在固化过程中没有溶剂挥发过程，适宜于填缝应用。根据固化剂种类的不同，环氧黏合剂可以在室温固化，也可以加热固化。加热固化通常能常能够获得更高的黏结强度和耐热性能；室温固化型环氧树脂可以在1min之内硬化，但大多数体系仍需要18~72h，固化时间主要依赖于固化温度，如下图所示。

环氧树脂是结构黏合剂当中用途最广泛的一种，因为它可以用许多不同种类的树脂进行固化，并与之发生反应从而提供多变的性能。2

改性酚醛酚醛或酚醛树脂也可以作为黏合剂用于木材黏结。但是，由于该类树脂生性较脆，因而不适合于单独使用。采用各种合成橡胶和热塑性材料改性后的酚醛树脂，其韧性显著增加。改性酚醛黏合剂可适用于多种材料的结构黏结。

1、丁腈一酚醛

酚醛树脂与丁腈橡胶的某种共混物可以用于制备适合在300°F下使用的黏合剂。对于金属，丁腈一酚醛黏合剂可以提供超过4000lbf/in2的剪切强度和优异的剥离性能；对于橡胶、塑料及玻璃，也可以提供很好的黏结强度。该类黏合剂还具有高的抗冲击性能及良好的抗蠕变、耐疲劳性能。其次，它的耐溶剂、耐油及耐水性能也不错。

丁腈一酚醛黏合剂可以是含溶剂溶液，也可以是载体或无载体型薄膜。在200lbf/in2的压力下，其固化温度为300~500°F。该黏合剂具有最高的固化温度，同时在使用中也具有最好的耐高温性能。由于其良好的剥离强度和耐高温性能，丁腈一酚醛黏合剂常用于汽车制动块与衬垫的黏结。

2、氯丁橡胶一酚醛

氯丁橡胶一酚醛合金可用于黏结多种基材，其正常工作温度是-70~200℉。由于该黏合剂具有优异的耐蠕变和耐工作环境性能，因此其黏结接头可以承受持续应力。另外，其疲劳和冲击强度也很好，但剪切强度要比其他种类的改性酚醛黏合剂差。

氯丁橡胶一酚醛黏合剂的固化条件要求温度高于300℉，压力高于50lbf/in2。其存在形式有两种：含溶剂溶液和薄膜。固化过程中，该黏合剂对空气中的湿气、表面污渍和其他工艺变量十分敏感。

聚酯聚酯是性能十分宽泛的一种合成树脂。它可以划分为截然不同的两大类：饱和聚酯及不饱和聚酯。

不饱和聚酯固化迅速，属于二元体系，但其硬化过程需要添加催化剂，通常为过氧化物。苯乙烯单体常用作聚酯树脂的反应性稀释剂。聚酯的固化温度随着催化剂类型而不同，可以室温固化，也可以加热固化。有时可以在树脂中添加加速剂（如钴萘）以加速固化。不饱和聚酯黏合剂与环氧黏合剂相比，其固化过程中收缩率更大，且耐化学性能更差。某种类型的聚酯在空气存在的情况下固化困难，但当其封闭在两种基材之间时即可完全固化。根据树脂类型的不同，聚酯黏合剂可能是柔性的，也可能是刚性的。它们可以作为汽车车身的修补配件，还可以用于修筑地板；对于玻璃纤维增强的聚酯层压板具有很高的黏结强度。

饱和聚酯黏合剂具有很好的剥离强度，可以用于黏结层压塑料薄膜，如聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜。它们还具有良好的透明度和着色稳定性。无论是溶液还是固体形式的聚酯，都可以在固化剂（例如异氰酸酯）存在条件下发生化学交联，从而提高其热稳定性和化学稳定性。

聚氨酯聚氨酯基黏合剂的黏结层十分坚韧且具有很高的剥离强度，通常为二元液体体系。它们可以在室温或加热条件下固化；低温下具有相当高的强度，但在高于250℉的条件下只有少数配方可以正常工作。与环氧黏合剂类似，聚氨酯黏合剂有多种使用方法，可以与绝大多数基材表面进行强烈黏结。有些聚氨酯黏合剂在湿度较大的环境中会发生完全降解。2

聚氨酯黏合剂可以与很多种基材进行良好黏结，包括难以黏结的塑料。由于其具有一定的柔韧性，常用于黏结薄膜、金属薄片及弹性体。另外，还有一类一元氨基甲酸乙酯黏合剂，率气中的湿气可引发其固化反应。

本词条内容贡献者为:

蒲富永 - 教授 - 西南大学