[科普中国]-胶水

胶水是连接两种材料的中间体，多以水剂出现，属精细化工类，种类繁多，主要以粘料、物理形态、硬化方法和被粘物材质来进行分类。常见的有瞬间胶（常见的-1203瞬干胶-氰基丙烯酸乙酯强力瞬间接着剂是一种）、环氧树脂粘结类、厌氧胶水、UV胶水（紫外线光固化类）、热熔胶、压敏胶、乳胶类等。

简介定义胶水就是能够粘接二个物体的物质。胶水不是独立存在的，它必须涂在二个物体之间才能发挥粘接作用。胶水中的化学成分，在水性环境里。胶水中的高分子体（白胶中的醋酸乙烯是石油衍生物的一种）都是呈圆形粒子，一般粒子的半径是在0.5～5μm之间。

原理物体的粘接，就是靠胶水中的高分子体间的拉力来实现的。在胶水中，水就是中高分子体的载体，水载着高分子体慢慢地浸入到物体的组织内。当胶水中的水分消失后，胶水中的高分子体就依靠相互间的拉力，将两个物体紧紧的结合在一起。在胶水的使用中，涂胶量过多就会使胶水中的高分子体相互拥挤在一起；高分子体间产生不了很好的拉力。高分子体相互拥挤，从而形成不了相互间最强的吸引力。同时，高分子体间的水分也不容易挥发掉。这就是为什么在粘接过程中"胶膜越厚，胶水的粘接效力就越差的原因"。涂胶量过多，胶水大起到的是"填充作用"而不是粘接作用，物体间的粘接靠的不是胶水的粘结力，而是胶水的"内聚力"。如果不是水溶性的，其实原理也大同小异，就是用其他溶剂代替了水罢了。1

分类标准粘料属性动物胶，植物胶，无机物及矿物，合成弹性体，合成热塑性材料

合成热固性材料，热固性、热塑性材料与弹性体复合.

物理形态无溶剂液体，有机溶剂液体，水基液体，膏状、糊状，粉状、粒状、块状

片状、膜状、网状、带状，丝状、条状、棒状

硬化方法低温硬化;常温硬化;加温硬化;适合多种温度区域硬化;与水反应固化;厌氧固化;辐射(光、电子束、放射线)固化热熔冷硬化;压敏粘接混凝或凝聚；空气凝固。

被粘物多类材料；木材；纸；天然纤维D；合成纤维；聚烯烃纤维（不含E类）；金属及合金；难粘金属（金、银、铜等）；金属纤维，无机纤维；透明无机材料(玻璃、宝石等）；不透明无机材料；天然橡胶；合成橡胶；难粘橡胶（硅橡胶、氟橡胶、丁基橡胶），硬质塑料，塑料薄膜；皮革、合成革，泡沫塑料；难粘塑料及薄膜（氟塑料、聚乙烯、聚丙烯等）；生物体组织骨骼及齿质材料。2

成分丙烯酸酯胶a-氰基丙烯酸酯瞬干胶、厌氧胶、丙烯酸结构胶、乙基丙烯酸酯胶粘剂、环氧丙烯酸酯胶、其它丙烯酸酯胶

复合型结构胶金属结构胶、聚合物结构胶、光敏密封结构胶、其它复合型结构胶

热固性高分子胶环氧树脂胶、聚氨酯（PU)胶、氨基树脂胶、酚醛树脂胶、丙烯酸树脂胶、呋喃树脂胶、间苯二酚-甲醛树脂胶、二甲苯-甲醛树脂胶、不饱和聚酯胶、复合型树脂胶、聚酰亚胺胶、脲醛树脂胶、其它高分子胶

密封胶粘剂室温硫化硅橡胶、环氧树脂密封胶、聚氨酯密封胶、不饱和聚酯类、丙烯酸酯类、密封腻子、氯丁橡胶类密封胶、弹性体密封胶、液体密封垫料、聚硫橡胶密封胶、其它密封胶

热熔胶热熔胶条、胶粒、胶粉、EVA热熔胶、橡胶热熔胶、聚丙烯、聚酯、聚酰胺、聚胺酯热熔胶、苯乙烯类热熔胶、新型热熔胶、聚乙烯及乙烯共聚物热熔胶、其他热熔胶

水基胶粘剂丙烯酸乳液、醋酸乙烯基乳液、聚乙烯醇缩醛胶、乳液胶、其它水基胶

压敏胶胶水

胶粘带、无溶剂压敏胶、溶剂压敏胶、固化压敏胶、橡胶压敏胶、丙烯酸酯压敏胶、其它压敏胶

溶剂型胶树脂溶液胶、橡胶溶液胶、其它溶剂胶

无机胶粘剂热熔无机胶、自然干无机胶、化学反应无机胶、水硬无机胶、其它无机胶

胶粘剂固体高分子胶、溶液高分子胶、乳液高分子胶、单体高分子胶、其它热塑性高分子胶

天然胶粘剂蛋白质胶、碳水化合物胶粘剂、其他天然胶

橡胶粘合剂硅橡胶粘合剂、氯丁橡胶粘合剂、丁腈橡胶粘合剂、改性天然橡胶粘合剂、氯磺化聚乙烯粘合剂、聚硫橡胶粘合剂羧基橡胶粘合剂、聚异丁烯、丁基橡胶粘合剂、其它橡胶粘合剂

耐高温胶有机硅胶、无机胶、高温模具树脂胶、金属高温粘合剂、其它耐高温胶

聚合物胶粘剂丁腈聚合物胶、聚硫橡胶粘合剂、聚氯乙烯胶粘剂、聚丁二烯胶、过氯乙烯胶粘剂、其它聚合物胶

修补剂金属修补剂、高温修补剂、紧急修补剂、耐磨修补剂、耐腐蚀修补剂、塑胶修补剂、其它修补剂

其它胶粘剂导电胶、紫外线胶、塑料粘合剂、耐酸碱胶、耐低温胶、应变胶、水下胶粘剂、真空胶、点焊胶、医用胶、纸品用胶、导磁胶、防磁胶、防火胶、防淬火胶、防淬裂胶、动物胶、植物胶、矿物胶、食品级胶粘剂、其它胶水。3

注意事项环境在使用条件胶水和密封胶水要在一定的环境中使用，工作条件对胶接性能有重要影响。 在使用条件中，有受力情况，环境温度和湿度，化学介质情况，户外条件等等。

(1)、受力情况。当被粘物受剥离力，不均匀扯离力作用时，可选用韧性好的胶，如橡胶胶水、聚氨酯胶等；当受均匀扯离力、剪切力作用时，可选用硬度和强度较高的胶，如环氧胶、丙烯酸酯胶。

(2)、温度情况。不同的胶水有不同的耐热性。根据不同的温度，选用不同的胶水。

(3)、湿度。湿气和水分对胶接界面的稳定性很不利，可以说是有害而无益的。因为水分子体积小，极性大，经过渗透、扩散，起到一种水解作用，使胶接面破坏或自行脱开，造成胶接强度和耐久性降低。被粘件要求耐水性好的，选环氧胶，聚氨酯胶等。

(4)、化学介质。化学介质主要指的是酸、碱、盐、溶剂等，不同类型的胶水，不同的固化条件，具有不同的耐介质能力。所以，要根据被粘物接触的介质选用胶水和密封胶。

(5)、户外条件。户外使用的胶接件所处条件比较复杂，气温变化、风吹雨淋、日晒冰冻等，会加速胶层老化，使寿命缩短。因此，在户外条件下，胶接要选用高温固化和耐大气老化好的胶，如酚醛一缩醛胶，环氧一丁腈胶；密封则选用硅酮密封胶。

双组份聚氨酯胶粘剂双组份聚氨酯胶粘剂良好的复合效果与多方面条件有关，其中工作环境的变化也是很重要的影响因素。也就是说，随着季节气候的改变，为了获得理想的复合效果，有必要对胶水使用工艺作某些微调。

简单地说，影响复合的季节气候变化也就是环境湿度、温度两大指标的变化：具体而言在春夏两季尤其是梅雨时节，空气的相对湿度较大，甚至可达到饱和而秋冬两季则空气干燥、湿度小；就气温而言，夏季比冬季高出许多，两者之间最大可相差将近30～40℃(此处是以室内无暖气的南方地区为例来作比较)。对于这些差异如不加注意，很可能在复合时会产生下列问题：空气潮湿时，胶水经常固化不彻底，也就是干不透，残留黏性大，严重的甚至可在对复合膜作剥离时观察到有拉丝的现象，特别当薄膜本身吸潮性较大，比如用尼龙膜复合时就更容易产生这种现象；其次，潮湿的空气会在上胶网纹辊上产生冷凝，从而将水分带入到胶盆中，随着时间的推移，胶水逐渐由透明变得混沌、发白，以至失去粘结作用；湿热高温亦使得胶水的保存比较困难，配好的工作胶液如当天用不完，放置过夜之后，经常会发白结块，形成凝胶(果冻啫喱状)。与之相对的是，在冬季天冷时，之前没用完的工作胶液隔夜之后依然保持良好的透明流动性，甚至不必分批分次掺入新配的工作胶液内，就可直接拿来上机使用。另一方面，在气温较低的冬季，胶水会变得粘稠，流平性下降。当复合机高速运转时，胶盆内容易产生大量的气泡堆积在胶水表面以及上胶网纹辊边缘，这时有可能造成空泡转移，上胶量不足，影响复合牢度；同时，由于流平分散性能不佳，复合膜的外观效果也会变差，比如胶水的流平纹比较明显，有时呈橘子皮状，当用于复合铝箔或镀铝膜时，如果印刷面有大面积的白墨或浅色油墨时，更容易形成小白点、斑点；另外，由于冬季气温低，熟化房的温度与外界环境温度相差很大，如果保温措施做得不够到位，则热量的散失速度远比高温的夏季为快，这往往使得熟化房内温度达不到设置温度(一般为50℃)。因此熟化的效果亦受到一定的影响，在同等的熟化时间下，复合牢度有可能比夏季时偏低一些。

分析造成以上现象的原因，就要了解水分和温度对胶粘剂的影响。首先，对于双组份聚氨酯胶粘剂来说，水分如同其中的主剂即聚酯/聚醚多元醇一样，可与固化剂中的NCO基团反应。据测算，1g的水可以消耗掉26～32g的固化剂，当然，这是就纯粹的反应重量比而言，在实际当中，混入工作胶液内的水分在与固化剂反应时是与主剂相竞争的。但不管到底有多少水分参与了反应，这无疑是消耗了固化剂，使得其与主剂反应的量达不到原来设定的工作配比，因此也就造成了固化的不彻底和残留黏性。而胶粘剂的粘度和反应活性则与温度有着很大的关联。胶粘剂厂家给出的粘度值是以25℃为标准温度用旋转粘度计测量出来的，这意味着实际使用时，工作环境的温度在夏季可比其高出10余度，而冬季天冷时可能比其低上20℃有多。胶水的粘度正好与温度高低相反，即同样的胶水在温度高时表现出来的粘度值较低，流动分散性能好，温度低则粘度高，流平差。另外，胶粘剂的两个组份之间的交联固化反应，在温度低时反应速度慢，温度高时反应速度快，这也恰恰是为何要有熟化房的原因(加快固化反应速度，提高生产效率)。

针对这样的情况，在使用双组份聚氨酯胶粘剂进行复合时可根据环境变化做以下一些调整：如果空气潮湿，气温偏高，将固化剂的用量适当提高10%～20%，以弥补水分对其的消耗；经常用干爽的棉纱或布碎吸掉复合机上冷凝的水滴，防止其落入胶盆内；用不完的工作胶液可添加少量溶剂稀释，然后密封保管，如果条件允许，可置于小型冷柜内冷藏保管，这样效果更佳，下次再用时，在密闭情况下解冻，并与新配的工作胶液混合使用。当冬季气温偏低时，配制工作胶液可适当多加一些溶剂以降低体系粘度，改善流平分散性，同时也减少了工作时胶盆内气泡的产生。但这样做工作胶液的浓度会有所降低，如不欲改变工作浓度，则可以用少量的丙酮取代部分醋酸乙酯，即使用丙酮与醋酸乙酯的混合溶剂来作为稀释剂，两者的比例可为2：8或3：7。此外，冬季低温时可把熟化房的温度设置稍为调高，以保证其实际温度能达到要求，以免影响熟化效果。4

其他粘度胶水的粘度用布氏粘度计测出，单位是"cps厘泊"。胶水的粘度的读数一般在300～30000cps之间。在水溶性的粘合剂中，固体含量并不决定胶的粘度，而在于胶水的配方内的增塑剂、增粘剂等等，影响胶水的粘度值。一般情况下周围的环境温度越高"粘度↓"，"温度↓粘度↑"。水在27℃时的粘度为"1"。

粘接工艺由于胶水和被粘物的种类很多，所采用的粘接工艺也不完全一样，概括起来可分为：

①胶水的配制；

②被粘物的表面处理；

③涂胶；

④晾置，使溶剂等低分子物挥发凝胶（只是限于一些特殊胶水，一般的胶水不用晾置）；

⑤叠合加压；

⑥清除残留在制品表面的胶水（施胶时注意点这一步就可以避免）。

胶黏剂凡是能把同种的或不同种的固体材料表面连接在一起的媒介物质统称为胶黏剂，通过胶黏剂的粘接力使固体表面连接在一起的方法叫做粘接或胶接。数千年前，人类就注意到自然界中的粘接现象，例如甲壳动物牢固地粘贴于岩石上等。自然界存在的粘接现象启发人类利用粘接作为连接物体的方法。早期的胶黏剂都来源于天然物质，例如用来黏合箭头、矛头的松脂、天然沥青以及骨胶、石灰等。在长期使用天然胶黏剂的时期，粘接技术未能得到显著的发展。直到20世纪初，美国发明酚醛树脂开始，胶黏剂和粘接技术进入了一个崭新的发展时期，在人类社会中占有了重要的地位。

胶黏剂在国民经济各部门中都有着重大作用。例如在航空航天工业、汽车及车辆制造工业、电子电气工业以及医学方面等都有着广泛的应用。现代的航空工业大都使用高性能的酚醛-缩醛类结构胶黏剂。制造每架飞机大约需要400~2200kg的胶黏剂，并且单机使用胶黏剂的数量常常代表一个国家飞机制造工业的工艺水平。在电子、电气工业中，胶黏剂主要作为绝缘材料、浸渍材料和灌封材料投入使用，所用的胶黏剂大部分为改性环氧、酚醛-缩醛及有机硅聚合物方面的产品。在医学方面，以各种丙烯酸酯聚合物或单体为基料的胶黏剂有广泛的应用，例如在施行各种骨折接骨手术、胸腔手术中的骨质粘接，皮肤破损的粘接及止血等都是重要的应用范例。5

本词条内容贡献者为:

耿彩芳 - 副教授 - 中国矿业大学