膠水

膠水

膠水是連線兩種材料的中間體,多以水劑出現,屬精細化工類,種類繁多,主要以粘料、物理形態、硬化方法和被粘物材質的分類方法。膠水不是獨立存在的,它必須塗在二個物體之間才能發揮粘接作用。常見的有瞬間膠(常見的502α-氰基丙烯酸乙酯強力瞬間接著劑是一種)、環氧樹脂粘結類、厭氧膠水、UV膠水(紫外線光固化類)、熱熔膠、壓敏膠、乳膠類等。在膠水的使用中,塗膠量過多就會使膠水中的高分子體相互擁擠在一起;高分子體間產生不了很好的拉力。高分子體相互擁擠,從而形成不了相互間最強的吸引力。同時,高分子體間的水分也不容易揮發掉。這就是為什麼在粘接過程中"膠膜越厚,膠水的氈接效力就越差的原因"。

基本信息

基本簡介

膠水就是能夠粘接二個物體的物質。膠水不是獨立存在的,它必須塗在二個物體之間才能發揮粘接作用。膠水中的化學成分,在水性環境裡。膠水中的高分子體(白膠中的醋酸乙烯是石油衍生物的一種)都是呈圓形粒子,一般粒子的半徑是在0.5~5μm之間。物體的粘接,就是靠膠水中的高分子體間的拉力來實現的。在膠水中,水就是中高分子體的載體,水載著高分子體慢慢地浸入到物體的組織內。當膠水中的水分消失後,膠水中的高分子體就依靠相互間的拉力,將兩個物體緊緊的結合在一起。在膠水的使用中,塗膠量過多就會使膠水中的高分子體相互擁擠在一起;高分子體間產生不了很好的拉力。高分子體相互擁擠,從而形成不了相互間最強的吸引力。同時,高分子體間的水分也不容易揮發掉。這就是為什麼在粘接過程中"膠膜越厚,膠水的粘接效力就越差的原因"。塗膠量過多,膠水大起到的是"填充作用"而不是粘接作用,物體間的粘接靠的不是膠水的粘結力,而是膠水的"內聚力"。如果不是水溶性的,其實原理也大同小異,就是用其他溶劑代替了水罷了。

分類標準

粘料屬性

動物膠,植物膠,無機物及礦物,合成彈性體,合成熱塑性材料

合成熱固性材料,熱固性、熱塑性材料與彈性體複合.

物理形態

無溶劑液體,有機溶劑液體,水基液體,膏狀、糊狀,粉狀、粒狀、塊狀

片狀、膜狀、網狀、帶狀,絲狀、條狀、棒狀

硬化方法

低溫硬化;常溫硬化;加溫硬化;適合多種溫度區域硬化;與水反應固;厭氧固化;輻射(光、電子束、放射線)固化熱熔冷硬化;壓敏粘接混凝或凝聚;空氣凝固。

被粘物

多類材料;木材;紙;天然纖維D;合成纖維;聚烯烴纖維(不含E類);金屬及合金;難粘金屬(金、銀、銅等);金屬纖維,無機纖維;透明無機材料(玻璃、寶石等);不透明無機材料;天然橡膠;合成橡膠;難粘橡膠(矽橡膠、氟橡膠、丁基橡膠),硬質塑膠,塑膠薄膜;皮革、合成革,泡沫塑膠;難粘塑膠及薄膜(氟塑膠、聚乙烯、聚丙烯等);生物體組織骨骼及齒質材料;

成分

丙烯酸酯膠

a-氰基丙烯酸酯瞬乾膠、厭氧膠、丙烯酸結構膠、乙基丙烯酸酯膠粘劑、環氧丙烯酸酯膠、其它丙烯酸酯膠

複合型結構膠

金屬結構膠、聚合物結構膠、光敏密封結構膠、其它複合型結構膠

熱固性高分子膠

環氧樹脂膠、聚氨酯(PU)膠、氨基樹脂膠、酚醛樹脂膠、丙烯酸樹脂膠、呋喃樹脂膠、間苯二酚-甲醛樹脂膠、二甲苯-甲醛樹脂膠、不飽和聚酯膠、複合型樹脂膠、聚醯亞胺膠、脲醛樹脂膠、其它高分子膠

密封膠粘劑

室溫硫化矽橡膠、環氧樹脂密封膠、聚氨酯密封膠、不飽和聚酯類、丙烯酸酯類、密封膩子、氯丁橡膠類密封膠、彈性體密封膠、液體密封墊料、聚硫橡膠密封膠、其它密封膠

熱熔膠

熱熔膠條、膠粒、膠粉、EVA熱熔膠、橡膠熱熔膠、聚丙烯、聚酯、聚醯胺、聚胺酯熱熔膠、苯乙烯類熱熔膠、新型熱熔膠、聚乙烯及乙烯共聚物熱熔膠、其他熱熔膠

水基膠粘劑

丙烯酸乳液、醋酸乙烯基乳液、聚乙烯醇縮醛膠、乳液膠、其它水基膠

壓敏膠

膠水

膠粘帶、無溶劑壓敏膠、溶劑壓敏膠、固化壓敏膠、橡膠壓敏膠、丙烯酸酯壓敏膠、其它壓敏膠

溶劑型膠

樹脂溶液膠、橡膠溶液膠、其它溶劑膠

無機膠粘劑

熱熔無機膠、自然乾無機膠、化學反應無機膠、水硬無機膠、其它無機膠

膠粘劑

固體高分子膠、溶液高分子膠、乳液高分子膠、單體高分子膠、其它熱塑性高分子膠

天然膠粘劑

蛋白質膠、碳水化合物膠粘劑、其他天然膠

橡膠粘合劑

矽橡膠粘合劑、氯丁橡膠粘合劑、丁腈橡膠粘合劑、改性天然橡膠粘合劑、氯磺化聚乙烯粘合劑、聚硫橡膠粘合劑羧基橡膠粘合劑、聚異丁烯、丁基橡膠粘合劑、其它橡膠粘合劑

耐高溫膠

有機矽膠、無機膠、高溫模具樹脂膠、金屬高溫粘合劑、其它耐高溫膠

聚合物膠粘劑

丁腈聚合物膠、聚硫橡膠粘合劑、聚氯乙烯膠粘劑、聚丁二烯膠、過氯乙烯膠粘劑、其它聚合物膠

修補劑

金屬修補劑、高溫修補劑、緊急修補劑、耐磨修補劑、耐腐蝕修補劑、塑膠修補劑、其它修補劑

其它膠粘劑

導電膠、紫外線膠、塑膠粘合劑、耐酸鹼膠、耐低溫膠、應變膠、水下膠粘劑、真空膠、點焊膠、醫用膠、紙品用膠、導磁膠、防磁膠、防火膠、防淬火膠、防淬裂膠、動物膠、植物膠、礦物膠、食品級膠粘劑、其它膠水。

使用環境

在使用條件膠水和密封膠水要在一定的環境中使用,工作條件對膠接性能有重要影響。在使用條件中,有受力情況,環境溫度和濕度,化學介質情況,戶外條件等等。

(1)、受力情況。當被粘物受剝離力,不均勻扯離力作用時,可選用韌性好的膠,如橡膠膠水、聚氨酯膠等;當受均勻扯離力、剪下力作用時,可選用硬度和強度較高的膠,如環氧膠、丙烯酸酯膠。

(2)、溫度情況。不同的膠水有不同的耐熱性。根據不同的溫度,選用不同的膠水。

(3)、濕度。濕氣和水分對膠接界面的穩定性很不利,可以說是有害而無益的。因為水分子體積小,極性大,經過滲透、擴散,起到一種水解作用,使膠接面破壞或自行脫開,造成膠接強度和耐久性降低。被粘件要求耐水性好的,選環氧膠,聚氨酯膠等。

(4)、化學介質。化學介質主要指的是酸、鹼、鹽、溶劑等,不同類型的膠水,不同的固化條件,具有不同的耐介質能力。所以,要根據被粘物接觸的介質選用膠水和密封膠。

(5)、戶外條件。戶外使用的膠接件所處條件比較複雜,氣溫變化、風吹雨淋、日曬冰凍等,會加速膠層老化,使壽命縮短。因此,在戶外條件下,膠接要選用高溫固化和耐大氣老化好的膠,如酚醛一縮醛膠,環氧一丁腈膠;密封則選用矽酮密封膠。

注意事項

雙組份聚氨酯膠粘劑良好的複合效果與多方麵條件有關,其中工作環境的變化也是很重要的影響因素。也就是說,隨著季節氣候的改變,為了獲得理想的複合效果,有必要對膠水使用工藝作某些微調。

簡單地說,影響複合的季節氣候變化也就是環境濕度、溫度兩大指標的變化:具體而言在春夏兩季尤其是梅雨時節,空氣的相對濕度較大,甚至可達到飽和而秋冬兩季則空氣乾燥、濕度小;就氣溫而言,夏季比冬季高出許多,兩者之間最大可相差將近30~40℃(此處是以室內無暖氣的南方地區為例來作比較)。對於這些差異如不加注意,很可能在複合時會產生下列問題:空氣潮濕時,膠水經常固化不徹底,也就是乾不透,殘留黏性大,嚴重的甚至可在對複合膜作剝離時觀察到有拉絲的現象,特別當薄膜本身吸潮性較大,比如用尼龍膜複合時就更容易產生這種現象;其次,潮濕的空氣會在上膠網紋輥上產生冷凝,從而將水分帶入到膠盆中,隨著時間的推移,膠水逐漸由透明變得混沌、發白,以至失去粘結作用;濕熱高溫亦使得膠水的保存比較困難,配好的工作膠液如當天用不完,放置過夜之後,經常會發白結塊,形成凝膠(果凍啫喱狀)。與之相對的是,在冬季天冷時,之前沒用完的工作膠液隔夜之後依然保持良好的透明流動性,甚至不必分批分次摻入新配的工作膠液內,就可直接拿來上機使用。另一方面,在氣溫較低的冬季,膠水會變得粘稠,流平性下降。當複合機高速運轉時,膠盆內容易產生大量的氣泡堆積在膠水表面以及上膠網紋輥邊緣,這時有可能造成空泡轉移,上膠量不足,影響複合牢度;同時,由於流平分散性能不佳,複合膜的外觀效果也會變差,比如膠水的流平紋比較明顯,有時呈橘子皮狀,當用於複合鋁箔或鍍鋁膜時,如果印刷面有大面積的白墨或淺色油墨時,更容易形成小白點、斑點;另外,由於冬季氣溫低,熟化房的溫度與外界環境溫度相差很大,如果保溫措施做得不夠到位,則熱量的散失速度遠比高溫的夏季為快,這往往使得熟化房內溫度達不到設定溫度(一般為50℃)。因此熟化的效果亦受到一定的影響,在同等的熟化時間下,複合牢度有可能比夏季時偏低一些。

分析造成以上現象的原因,就要了解水分和溫度對膠粘劑的影響。首先,對於雙組份聚氨酯膠粘劑來說,水分如同其中的主劑即聚酯/聚醚多元醇一樣,可與固化劑中的NCO基團反應。據測算,1g的水可以消耗掉26~32g的固化劑,當然,這是就純粹的反應重量比而言,在實際當中,混入工作膠液內的水分在與固化劑反應時是與主劑相競爭的。但不管到底有多少水分參與了反應,這無疑是消耗了固化劑,使得其與主劑反應的量達不到原來設定的工作配比,因此也就造成了固化的不徹底和殘留黏性。而膠粘劑的粘度和反應活性則與溫度有著很大的關聯。膠粘劑廠家給出的粘度值是以25℃為標準溫度用鏇轉粘度計測量出來的,這意味著實際使用時,工作環境的溫度在夏季可比其高出10餘度,而冬季天冷時可能比其低上20℃有多。膠水的粘度正好與溫度高低相反,即同樣的膠水在溫度高時表現出來的粘度值較低,流動分散性能好,溫度低則粘度高,流平差。另外,膠粘劑的兩個組份之間的交聯固化反應,在溫度低時反應速度慢,溫度高時反應速度快,這也恰恰是為何要有熟化房的原因(加快固化反應速度,提高生產效率)。

針對這樣的情況,在使用雙組份聚氨酯膠粘劑進行複合時可根據環境變化做以下一些調整:如果空氣潮濕,氣溫偏高,將固化劑的用量適當提高10%~20%,以彌補水分對其的消耗;經常用乾爽的棉紗或布碎吸掉複合機上冷凝的水滴,防止其落入膠盆內;用不完的工作膠液可添加少量溶劑稀釋,然後密封保管,如果條件允許,可置於小型冷櫃內冷藏保管,這樣效果更佳,下次再用時,在密閉情況下解凍,並與新配的工作膠液混合使用。當冬季氣溫偏低時,配製工作膠液可適當多加一些溶劑以降低體系粘度,改善流平分散性,同時也減少了工作時膠盆內氣泡的產生。但這樣做工作膠液的濃度會有所降低,如不欲改變工作濃度,則可以用少量的丙酮取代部分醋酸乙酯,即使用丙酮與醋酸乙酯的混合溶劑來作為稀釋劑,兩者的比例可為2:8或3:7。此外,冬季低溫時可把熟化房的溫度設定稍為調高,以保證其實際溫度能達到要求,以免影響熟化效果。

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粘度信息

膠水的粘度用布氏粘度計測出,單位是"cps厘泊"。膠水的粘度的讀數一般在300~30000cps之間。在水溶性的粘合劑中,固體含量並不決定膠的粘度,而在於膠水的配方內的增塑劑、增粘劑等等,影響膠水的粘度值。一般情況下周圍的環境溫度越高"粘度↓","溫度↓粘度↑"。水在27℃時的粘度為"1"。

粘接工藝

由於膠水和被粘物的種類很多,所採用的粘接工藝也不完全一樣,概括起來可分為:

①膠水的配製;

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(只是限於一些特殊膠水,一般的膠水不用晾置);

⑤疊合加壓;

⑥清除殘留在制品表面的膠水(施膠時注意點這一步就可以避免)。

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