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膠粘劑的種類與主要理化性能指標簡析

2021/9/3 16:33:54??????點擊:

天然膠粘劑是我們生活中常用的膠粘劑。按來源不同,可分為動物膠、植物膠和礦物膠。動物膠中有皮膠、骨膠、蟲膠、酪素膠、白蛋白膠、魚鰾膠等;植物膠中有淀粉、糊精、松香、阿拉伯樹膠、天然橡膠等;礦物膠中有礦物蠟、瀝青等。由于來源豐富、價格低廉、毒性低,廣泛應用于家具、裝訂、包裝和工藝品加工中。



淀粉膠粘劑



淀粉膠粘劑進入21世紀以后,材料的良好環境性能將成為新材料的一大特點。淀粉作為一種無毒無害、價格低廉、可生物降解、對環境友好的天然可再生資源.在各行業中的應用日趨廣泛。特別是近年來,世界膠粘劑工業生產技術正朝著節省能源、低成本、無量害、高黏性和無溶劑化方向發展。


淀粉膠粘劑作為種綠色環保產品,己引起膠粘劑行業的廣泛關注和高度重視。就淀粉膠粘劑的應用和發展看,采用玉米淀粉氧化的淀粉膠粘劑的前景看好,研究應用最多。


日前,淀粉作為膠粘劑應用主要是在紙及紙制品中,如紙盒和紙箱的封糊、貼標簽、平面上膠、粘信封、多層紙袋粘合等。


下面就幾種常見淀粉膠粘劑進行介紹:


氧化淀粉膠粘劑



含有醛基和羧基的聚合度低的改性淀粉的混合物與水在氧化劑的作用下經加熱糊化或室溫糊化而制成的膠秘劑為載化淀粉膠粘劑。淀粉經氧化后,形成具有水溶性、潤濕性、膠接性的氧化淀粉。氧化劑的用量少,氧化程度不夠,淀粉生成的新官能團總量減少,使膠粘劑的黏度增加,初粘力下降,流動性差用量多,氧化過度,致使膠粘劑的黏度、初粘力下降氧化反應時間對膠粘劑的酸度、透明度以及羥基含量有較大影響。隨著反應時間的延長,氧化程度增高,羧基含量增大產品黏度逐漸降低,但透明度越來越好。


酯化淀粉膠粘劑



酯化淀粉膠粘劑屬于非降解性淀粉膠粘劑,它是通過淀粉分子的羥基與其他物質發生酯化反應而賦予淀粉新的官能團,從而使淀粉膠粘劑的性能得到改善由于酯化淀粉發生部分交聯,所以粘稠度升高,貯存穩定性更好,防潮和防毒特性提高,其膠層可耐高低且交替作用。


接枝淀粉膠粘劑



淀粉的接枝就是用物理和化學的方法使淀粉分子鏈產生白由基,在遇到高分子單體時,就形成了鏈式反應.在淀粉主鏈上產生一條由高分子單體構成的側鏈.利用聚乙烯與淀粉分子中都有羥基這個特點,在聚乙烯醇與淀粉分子間可形成氫鍵,起到了聚乙烯醇與淀粉分子“接枝”的作用,這樣使制得的淀粉膠粘劑具有更好的膠黏性、流動性和抗凝凍性等優點.由于淀粉膠粘劑屬于天然高分子膠粘劑,其價格低廉,無毒無味,對環境無污染而被廣泛研究和應用。日前淀粉膠粘劑主要應用在紙張、棉織物、信封、標簽、瓦楞紙板上。


纖維素類膠粘劑



纖維素醚類衍生物用作膠粘劑的纖維素醚類衍生物主要有甲基纖維素、乙基纖維素、羥乙基纖維素、羧甲基纖維素等乙基纖維素(EC):是一種熱塑性、非水溶性、非離子型的纖維素烷基醚?;瘜W穩定性好,耐強堿,電絕緣性和機械流變優良,具有在高溫和低溫保持強度和柔韌性等特性易與蠟、樹脂、增塑劑等相容,作為紙、橡膠、皮革、織物的膠粘劑。


甲荃纖維素(CMC):離子型纖維素醚.在紡織工業中,CMC常用來取代優質淀粉作為布料的補漿劑。紡織品上涂有CMC,能增加柔軟感,印染性能也有較大改進?!谑称饭I中,加入CMC的各種各樣的奶油冰淇淋,外形穩定性好,容易著色,不易軟化.作為膠粘劑,用它制造鉗筆、紙盒、紙袋、壁紙及人造木材等方面。


纖維素酯類衍生物:主要有******纖維素和醋酸纖維素.******纖維素:又稱纖維素******酯,因酯化程度不同,其氮含量一般在10%~14%之間。含量高者俗稱火棉,曾用于無煙及膠質******制造。含量低者俗稱膠棉,它不溶于水,但溶于乙醇乙醚混合溶劑,溶液即為火棉膠。因火棉膠溶劑揮發后會形成一層堅韌薄膜,所以常用于瓶口密封、創傷防護及制造歷史上第一個塑料賽璐璐。若在其中加適量醇酸樹脂作改性劑、適量樟腦作增韌劑則成為硝化纖維素膠粘劑,常用于紙張、布匹、皮革、玻璃、金屬及陶瓷的粘接。


酯酸纖維素:又稱纖維素醋酸酯。在硫酸催化劑存在下,用乙酸和乙醇混合液使纖維素乙酸化,然后加稀乙酸水解到所需酯化度的產物。酯酸纖維素可用于配制溶劑型膠粘劑,粘接眼鏡、玩具等塑料制品與******纖維素相比,耐黏性和耐久性極好,但耐酸性、耐濕性和耐候性較差.


蛋白質膠粘劑



蛋白質膠粘劑是以含蛋白質的物質作為主要原料的一類天然膠粘劑。動物蛋白和植物蛋白均可制作膠粘劑。按所用蛋白分為動物蛋白(汾膠、明膠、絡蛋白膠、而清蛋白)和植物蛋白(豆膠等)。它們一般是在干燥時有較高的膠接張度,用于家具制造、木制品生產。但是,其耐熱性和耐水性較差,其中動物蛋白質膠粘劑更為重要。


大豆蛋白膠:植物蛋白不僅是重要的食品原料,而且在非食品領域也有廣泛的應用。就大豆蛋白膠粘劑而育,早在1923年,Johnson中請了大豆蛋白膠粘劑的專利。1930年大豆蛋白酚醛樹脂木板膠粘劑(杜邦量司),由了膠接強度較弱及生產成本過高,未能大量使用.近幾十年來,由于膠粘劑市場的擴展,全球石油資源的有酸性和環境污染問題口益受到關注,使得膠粘劑工業重新考慮新型天然膠粘劑,致使大豆蛋白膠粘劑再次成為研究熱點。大豆膠粘劑無毒無味,使用方便,但耐水性差。加入0.1%~1.0%(質量)的交聯劑如硫脲、二硫化碳、三羧甲基硫等,可提高耐水性,制得用于木材粘結和生產膠合板的膠粘劑。


動物蛋白膠:家具與木材加工業一直廣泛使用動物膠。常用的制品包括椅子、桌子、櫥柜等家具、模型、玩具、體育用品和層器。固含量50%-60%的較新型液體動物膠包括快固化與慢固化型,它們在櫥柜硬板的框架板粘合,活動住屋裝配,難層壓物以及其他不宜采用更廉價的熱動物膠液的中小膠粘劑需求場合。


動物膠是膠粘帶中所用的一類基本膠粘劑。這些膠帶既可用于常見輕型零售包裝袋,也可用著重型膠帶,如裝運貨物的實心纖維與瓦楞紙箱的密封或封裝,這類場合需要快速機械作業與持久的高粘接強度。這時,骨膠用量大,皮膠也常單獨或同骨膠復配合使用。據涂布在線了解,所用膠粘劑一般配制成約50%的固含量,且可以按干膠質量的10%~20%摻混糊精,以及少量的潤濕劑、增塑劑、凝膠抑制劑(必要時)。膠粘劑(60~63℃)通常用涂料混涂在背襯紙材上,固體的沉積量一般為紙基質量的25%。濕膠帶可以在張力下用蒸汽加熱輥干燥,也可用可調空氣的直接加熱器干燥。


除此之外,動物膠的應用還包括砂紙與紗布磨具的制造,紡織品與紙張的上漿和涂層,書籍與雜志的裝訂等。


單寧膠粘劑



單寧是一種含有多元酚基的有機化合物,廣泛存在于植物的干、皮、根、葉和果實中。主要來源于木材加工中樹皮下腳料和單寧含量較高的植物。將單寧、甲醛與水混合,加熱,制得單寧樹脂,然后加入固化劑和填料,攪拌均勻即得到單寧膠粘劑。單寧膠粘劑具有良好的耐濕熱老化性能,膠接木材性能與酚醛膠粘劑相似,主要用于木材等的膠接。


木素膠粘劑



木素是木材的主要成分之一,其含量約占木材的20-40%,僅次于纖維素。木素很難從木材中直接提取,主要來源是紙漿廢液,資源極為豐富。木質素不單獨用做膠粘劑,而是利用木質素的酚基與甲醛作用得到的酚醛樹脂類聚合物作為膠粘劑。為提高耐水性,可與環載異權敵酪環氧異***酸酯、笨酚、間苯二酚等化合物并用.木質素膠粘劑主要用于膠合板和刨花板的粘接。但其粘度高,色澤深,對且于改進后,可擴大適用范圍。


阿拉伯樹膠粘劑



阿拉伯膠也稱金合歡樹膠,是一種野生刺槐科樹上的流出膠液。由于多產于阿拉伯國家而得名。阿拉伯膠主要由分子量較低的多糖和分子量較高的阿拉伯膠糖蛋白組成。由于阿拉伯樹膠的水溶性好,因此配制十分簡單,既不要加熱也不需要促進劑。阿拉伯膠液干燥極快??捎糜诠鈱W鏡片的粘接、郵票上膠、商標標簽的粘貼、食品包裝的粘接和印染助劑等。


無機膠粘劑



以無機物,如磷酸鹽、磷酸鹽、硫酸鹽、硼險鹽、金屬氧化物等為黏料配制成的膠粘劑稱為無機膠粘劑它的特點:


(1)耐高溫,可承受于1000℃或更高溫度:

(2)抗老化性好:

(3)收縮率小

(4)脆性大.彈性模量比有機膠粘劑高一個數足級:

(5)抗水、耐酸堿性差。



大家知道嗎?除了膠黏作用,膠黏劑還有別的用途。



防腐蝕:艦船的蒸汽管多采用包硅酸鋁外加石棉來達到絕熱目的,但是由于泄漏或冷熱交替產生冷凝水,聚集在底層的蒸汽管外壁上;且蒸汽管長期受高溫,可溶性鹽的作用,外壁腐蝕很嚴重。為此可在硅酸鋁底層用水玻璃系列膠粘劑作涂敷材料,形成類搪瓷結構的敷層,其熱膨脹系數與管材相近,熱應小,不會皸裂。在機械安裝中,構件常采用螺栓固定。由螺栓固定的器件長期***露于空氣中,會產生縫隙腐蝕。在機械工作過程中,有時會由于劇烈的震動使螺栓松動。為解決這一問題,可以在機械安裝中先將連接構件用無機膠粘劑粘結,然后再用螺栓連接。這樣既可起到加固的作用,又可起到防腐的效果。


生物醫用:材料羥基磷灰石生物陶瓷的組成接近于人體骨質的無機成分,具有良好的生物相容性,能與骨形成牢固的化學結合,是理想的硬組織替代材料。但是制備的HA植入體的普遍彈性模量高而強度低,活性不理想。選用磷酸鹽玻璃膠粘劑,通過膠粘劑的作用將HA原料粉末在低于傳統燒結溫度下粘接在一起,從而降低了彈性模量,保證了材料活性。Cohesion技術有限公司宣布,他們開發出一種可以用于心臟粘接的Coseal密封膠水,并已成功地用于臨床。在歐洲通過21例心臟手術的對比使用發現,使用Coseal外科手術比其他方法顯著地降低了手術粘連,隨后的前期臨床研究表明,Coseal密封膠水在心臟、婦科及腹部手術中均有巨大發展潛力。膠粘劑在醫學方面的應用被譽為膠粘劑工業的新增長點。環氧樹脂或不飽和聚脂組成的結構膠水。


國防技術中:隱身潛艇是海軍******現代化的標志之一。潛艇隱身的一種重要方法是在潛艇外殼敷設消聲瓦。消聲瓦是一種具有吸聲性能的橡膠。為實現消聲瓦與艇壁鋼板的牢固結合,則要依賴于膠粘劑。用于軍事領域:坦克維修、軍艇裝配、用于軍用飛機輕型轟炸機、導彈彈頭熱防護層粘接、制備偽裝材料、防恐反恐。


有沒有很神奇?別看我們小小的膠黏劑,其中的學問大著呢。



膠黏劑的主要理化性能指標



操作時間

膠粘劑混合到待粘結件配對之間的最大時間間隔


初固化時間

達到可搬卸強度時間,允許處理粘結件的足夠強度,包括從夾具上移動零件


完全固化時間

膠粘劑混合后得到最終機械性能需要的時間


貯存期

在一定條件下,膠黏劑仍能保持其操作性能和規定強度的存放時間


粘接強度

在外力作用下,使膠粘件中的膠黏劑與被粘物界面或其鄰近處發生破壞所需要的應力


剪切強度

剪切強度是指粘接件破壞時,單位粘接面所能承受的剪切力,其單位用MPa(N/mm2)表示


不均勻扯離強度

接頭受到不均勻扯離力作用時所能承受的最大載荷,因為載荷多集中于膠層的兩個邊緣或一個邊緣上,固是單位長度而不是單位面積受力,單位是KN/m


拉伸強度

拉伸強度又稱均勻扯離強度、正拉強度,是指粘接受力破壞時,單位面積所承受的拉伸力,單位用MPa(N/mm2)表示


剝離強度

剝離強度是在規定的剝離條件下,使粘接件分離時單位寬度所能承受的最大載荷,其單位用KN/m表示

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