第六章--化学粘合法

第六章化学粘合法知识点影响粘合强度的主要因素及其作用机理粘合剂的分类及非织造布常用粘合剂粘合剂的性能指标及其选用原则常用化学粘合工艺流程及特点第一节粘合原理基本概念粘合：界面：由介于两个固体表面间的另一种物体的作用而牢固地结合起来的现象。两种或两种以上物质的表面或相与相之间的交界面。自然界存在有固/固、液/液、气/固、固/液、气/液五种界面。1.以表面能为基础的吸附理论、弱界层理论2.以分子运动为基础的扩散理论与扩散作用、静电理论、分子理论、流变理论粘合理论包括：一般认为，粘合剂使纤维之间产生粘合力是各个单一理论统一起来的综合作用，即润湿吸附能力、扩散能力、化学键合以及机械嵌合等等。吸附理论认为，粘结力的形成首先是高分子溶液中粘合剂分子的布朗运动，使粘合剂的大分子链迁移到被粘物质的表面，即表面润湿过程，然后发生纤维对粘合剂大分子的吸附作用。一、润湿吸附扩散理论也称为分子渗透理论，其基础为高聚物的分子运动以及与分子运动有关的高聚物结构特征。当粘合剂与纤维发生作用时，具有柔顺链状分子的热运动，链段相互扩散，使粘合剂与高聚物之间的界面消失，形成相互“交织”的牢固结合，粘合强度随时间增加而提高。二、扩散作用如果粘合剂和被粘物质之间存在化学键，即使没有很好的扩散，也能产生很强的粘合力，这就是化学键合理论。界面生成的化学键越多，粘合强度越高。三、化学键合机械结合作用是指粘合剂渗入被粘合材料的孔隙内部或其表面之间，固化后，被粘合材料就被固化的粘合剂通过锚钩或包覆作用结合起来而产生粘合强度。四、机械结合作用锚钩作用包覆作用第二节粘合剂几个同类或不同类的固体，由于介于两者表面的另一种物质的作用而牢固地结合起来，这种现象称为粘合，而介于两固体表面间的物质称为粘合剂。粘合剂又称为胶粘剂、粘结剂或粘着剂。凡具有良好的粘合性能，可把两个相同或不同的固体材料连接在一起的物质，都可称为粘合剂。粘合剂种类繁多，其分类方法也很多，目前国内外还没有一个统一的分类标准，根据粘合剂的特点可作如下分类：按化学成分分类按来源分类按粘合剂固化后的胶体特性分类按粘合剂基料物质分类按外观形态分类按特殊功能分类一、粘合剂种类粘合剂天然类粘合剂合成类粘合剂葡萄糖衍生物氨基酸衍生物天然树脂树脂型热固型—热塑型—酚醛树脂，间苯二酚甲醛树脂，尿醛树脂，不饱和聚酯，聚异氰酸酯，丙烯酸双酯，有机硅等聚醋酸乙烯酯，聚氯乙烯-醋酸乙烯酯，聚丙烯酸酯，聚苯乙烯，聚氯乙烯，聚乙烯，聚酰胺，聚氨酯等。橡胶型丁晴橡胶，丁苯橡胶，丁基橡胶，氯丁橡胶，硅橡胶，聚氨酯橡胶等。再生型—再生橡胶。复合型—酚醛-聚乙稀醇缩醛，酚醛-氯丁橡胶，环氧-酚醛，醋酸乙烯共聚物，丙烯酸酯共聚物，丁二烯-苯乙烯共聚物，羧基丁二烯丙烯腈共聚物等.—淀粉，糊精，阿拉伯树胶，海藻酸钠等—植物蛋白，酪朊，血蛋白，骨胶，鱼胶—木质素，单宁，松香，虫胶，生漆1、按化学成分分类2、按来源分类天然粘合剂：合成粘合剂：组成的原料主要来自天然。由合成树脂或合成橡胶为生产原料配制而成。如环氧树脂、酚醛树脂、氯丁橡胶和丁腈橡胶等。如虫胶、动物胶、淀粉、糊精、甲壳质以及天然橡胶等。3、按粘合剂固化后的胶体特性分类热塑性粘合剂：热固性粘合剂：线性结构，一般通过溶剂挥发、熔体冷却和乳液凝固的方式事先固化。其胶体受热软化，遇溶剂会溶解，凝聚强度较低，耐热性能较差。网状体形结构，受热不软化，遇溶剂不溶解，具有较高的凝聚强度，而且耐热、耐介质腐蚀、抗蠕变，但冲击强度和剥离强度较低。如聚丙烯酸酯、聚醋酸乙烯、聚乙烯醇等。如酚醛树脂、环氧树脂等。4、按粘合剂基料物质分类树脂型粘合剂：橡胶型粘合剂：无机粘合剂：天然粘合剂：由合成树脂为主要原料配制而成。如酚醛树脂、环氧树脂等。由合成橡胶为主体配制而成。如丁腈橡胶、丁苯橡胶等。由无机物为原料配制而成。如磷酸盐、硅酸盐、硫酸盐、硼酸盐、金属氧化物等。由天然原料形成。5、按外观形态分类溶液、乳液或乳胶膏糊、泡沫、膜状固体—使用最多—热熔胶用于生产浆点或粉点热熔粘合衬布和卫生用品。粘合剂型态特点粘合剂品种溶液在适当的有机溶剂或水中溶解为粘稠溶液。粘合剂干燥快，初期粘合力大。热固型树脂：酚醛；脲醛，聚丙烯酸双酯等。热塑性树脂：聚醋酸乙烯，聚丙稀酸酯，纤维素，聚氰基丙烯酸酯，饱和聚酯。橡胶：丁苯，氯丁，晴基橡胶。乳液或乳胶以水为介质，无毒，不燃烧，蒸发水后成膜形成粘接，可在乳液中加填充剂而不影响乳液稳定性，乳液固含量高。热塑型树脂：热塑性树脂：聚醋酸乙烯，聚丙烯酸酯，环氧橡胶：丁苯，氯丁，天然橡胶。热粉末水溶性树脂在使用前加溶剂（水或有机溶剂），制成溶液。价格低，适合于热轧加工。热塑型树脂：乙烯或丙烯基聚合物。热固型树脂：酚类热固化树脂。天然物：淀粉，酪朊，虫胶。粘合剂除了具有将物与物表面之间相互粘合、物体加固的功能之外，还可以通过添加具有功能性的填料或使主体材料具有功能性，以达到压敏、导电、导热、导磁、耐高温、超低温等目的。6、按特殊功能分类功能粘合剂主体成份特殊填料、副料及添加剂导电环氧树脂、酚醛树脂丙烯酸树脂、聚氨酯、聚酯石墨粉、炭粉金属粉(银、铜、铝金)导热一般以液体丁腈橡胶改性环氧树脂金属粉(银、铜、铝金)、氧化粉(氧化铍)导磁环氧树脂等羰基铁粉、铝粉等耐高温有机硅聚合物、含芳杂环聚合物及无机物(氧化铜)超低温环氧树脂改性聚氨酯、聚氨酯、尼龙改性环氧树脂等压敏橡胶型：聚异丁烯橡胶、丁基橡胶、丁苯橡胶树脂型：丙烯酸酯、硅、氟树脂基材(布、纸、塑料膜等)、隔离剂光敏树脂单体或预聚体为主料，加入光敏剂、经光催化聚合固化非织造材料常用粘合剂绝大多数为分散型粘合剂，即乳液或乳胶，大多采用浸渍法，也可用于喷洒法或泡沫法。粉末型粘合剂(热熔胶)则主要用于热熔粘合衬。二、非织造常用粘合剂(一)聚丙烯酸酯类聚丙烯酸酯类粘合剂具有良好的柔软性、弹性、高透明性和抗皱性，而且耐水、耐溶剂。在非织造材料生产中应用最为广泛、用量最大。可用于衬布、喷胶棉、卫生材料及屋顶防水膜。醋酸乙烯酯均聚物又称白胶或白乳胶，对纤维素材料和多孔性材料有较好的粘合性能。醋酸乙烯酯的成本较低，在非织造材料生产中用量较大，仅次于丙烯酸酯类。主要用于粘合衬底布、用即弃产品、揩布和过滤材料等。（二）、聚醋酸乙烯酯类(三)丁二烯共聚物胶乳1、丁苯胶乳丁苯乳胶的特点是价格低廉，贮存稳定，耐热性和耐老化性优于天然胶乳，缺点是由于其大分子链极性较小，所以粘合性能较差，很少单独使用。在非织造材料生产中多用于厚型非织造材料的粘合加固或涂层中，产品适用于做汽车内饰材料、衬里等。有很好的粘合性能，成膜强度高、弹性好、柔软、耐磨，还有很好的耐油、耐溶剂、耐热性能。可用于人造革底布、衬布和高蓬松性材料。缺点是在光、热作用下会泛黄，贮存稳定性较差，贮存期一般不超过6个月，且价格较高。2、丁腈乳胶粘合性很好。有优良的耐气候性、耐溶剂性、耐氧化性和耐热、耐燃性。但在较高温下，弹性会下降。贮存期一般不超过6个月。（四）、氯丁乳胶手感较硬，很少单独使用。但它有优良的阻燃性能，可通过改性取长补短。如氯乙烯与乙烯共聚且两种单体配比控制适当，对非织造材料有很好的粘合力和柔软性，并具有一定的阻燃性。（五）、聚氯乙烯（六）、聚氨酯聚氨酯是一种新材料，作为纤维(氨纶)和人造革涂层材料(PU人造革)，有着广泛而成熟的应用。而作为非织造材料粘合剂的历史还不长，应用不是很多。由于聚氨酯粘合剂具有弹性好、耐热水、耐溶剂、耐热、耐寒、耐油、耐氧化和耐臭氧等优良性能，近年来发展很快，是一种很有发展前途的粘合剂。粘合剂是由多种成份构成的混合物，除主体材料(基材)外，还应根据不同特性和产品需要，添加若干种辅助材料，包括：固化剂、溶剂、增塑剂、乳化剂、增稠剂、偶联剂、分散剂、络合剂、引发剂、发泡剂、填料等。三、粘合剂组成2、固化剂一种可使单体或低聚物变为线型高聚物或网状体型高聚物的物质，也可称为交联剂或硫化剂。常用固化剂有过氧化物、多异氰酸酯化合物、环氧化合物、多元羧酸等。有些粘合剂需用溶剂，这些溶剂是能与粘合剂主要成份相溶的低粘度液体物质，包括水、有机或无机溶剂。3、溶剂一种能降低高分子化合物玻璃化温度和熔融温度，改善胶层脆性、增进熔体流动性的物质。常用增塑剂有邻苯二甲酸酯类、磷酸酯类、癸二酸酯类、液体橡胶类等。4、增塑剂能使两种或两种以上互不相溶(或部分相溶)的液体形成稳定的分散体系(乳化液)的物质。它属于表面活性剂的范畴，是水分散型粘合剂不可缺少的助剂。5、乳化剂能增加粘合剂表观粘度，减少流动性的物质。常用增稠剂有酪素、甲基纤维素、丙烯酸树脂、气相二氧化硅等。6、增稠剂能同时与极性和非极性物质产生一定结合力的物质。其结构特点是分子同时具有极性和非极性部分。其作用是增加了主体材料本身分子间的作用力，提高了粘合剂的内聚强度；在粘合剂与被粘物之间起到了一定的“架桥”作用。常用偶联剂有：有机硅烷及其衍生物类、有机铬、有机钛化合物、多异氰酸酯类等。7、偶联剂能使粘合剂组分均匀地分散在介质中的物质，属表面活性剂范畴，是水分散型粘合剂所必需的。能与被粘材料形成电荷转移配价键，增加粘合剂粘结强度的物质。常用的有8－羟基喹啉、邻氨基酚等。9、络合剂8、分散剂在一定条件下能分解产生自由基的物质。一般含有不饱和键的化合物如不饱和聚酯胶、厌氧胶、光敏胶等都加入引发剂。常用引发剂有过氧化二苯甲酰、过氧化环己酮、过氧化异丙苯、偶氮二异丁腈等。10、引发剂能促进化学反应，缩短固化时间，降低固化温度的物质。在泡沫粘合法中，使重要成份发泡的物质。11、促进剂(催化剂)12、发泡剂在粘合剂组分中不与主体材料起化学反应，但可以改变其性能，赋予被粘物质不同功能，能降低成本的非粘合性固体材料。如金属粉、石墨粉、炭粉、金属氧化物、石棉粉、玻璃粉、纤维、布料等。13、填料粘合剂的性能分为工艺性能、物理机械性能和化学结构性能。其中化学结构性能主要与组成粘合剂的聚合物成份及分子结构有关，对于使用者来说，更多的应考虑其基本的理化性能和工艺性能。四、粘合剂的性能指标在规定条件下，测得粘合剂中非挥发性物质的重量百分数，一般在40%～50%之间。含固率高利于运输，但太高则乳液不稳定。(1)含固量粘度是物体抵抗流动变形能力的一种量度，它是评价粘合剂质量的一项重要指标。国家标准中粘度的测量仪器采用旋转粘度剂。(2)粘度PH值反映了粘合剂的酸碱程度，一般在2～10之间。丙烯酸酯类乳液略偏酸性，而丁腈乳胶应用时呈碱性。(3)PH值粘合剂根据其乳化剂亲水基团的性质可分为阴离子型、阳离子型、两性型和非离子型。一般采用适用性广的阴离子型乳化剂，同一离子属性的粘合剂可以配合使用。(4)离子属性（5）平均粒子直径高聚物粒子的平均直径一般在0.1～3μm。粒子直径较小，粘合剂外观呈淡蓝白色，产品手感较柔软；粒子直径较大，粘合剂外观为黄白色，产品手感较硬。是高聚物从玻璃态向高弹态转变的温度，也就是高聚物链段开始发生运动的温度。它与粘合剂成膜后的手感有密切关系。玻璃化温度越高，手感越硬；反之，手感越软。(6)玻璃化温度粘合剂类别含固量(%)PH值粘度(0.01Pa·s)玻璃化温度℃成膜手感丙烯酸酯类45±0.55~6＜90-29软＜3025硬＜6017中硬-14软40±1.0＜3038特硬＜100-19软醋酸乙烯酯类40±1.0＜20024中硬丙烯酸酯类45±0.5＜30硬＜90-27软丁二烯－苯乙烯50±1.08~920~6023硬约503中硬丙烯酸酯类452~3＜10045特硬醋酸乙烯－丙烯酸酯452~4＜30033硬丙烯酸酯类503.5~4.52软产品的性能要求粘合剂的性能与价格五、粘合剂的选用应从下面两个方面考虑：强力弹性抗皱手感耐湿洗性耐干洗性衬里布+++++++++中等柔软++++++用即弃布+++——很软——工业用布++++—各不相同——合成革+++++++++软+++性能要求产品用途1.产品的性能要求2.粘合剂的性能与价格粘合剂产品手感耐气候性耐洗性强度价格比较产品用途湿干醋酸乙烯共聚物硬优劣良良价廉滤材、卫材、用即弃尿片等氯乙烯共聚物硬良好良良优