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        為什么粘合劑偏愛高分子?,涂料在線,coatingol.com
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        為什么粘合劑偏愛高分子?
        2022年09月07日    閱讀量:     新聞來源:涂料在線 coatingol.com  |  投稿

        膠水在化學中的學名是粘合劑(黏合劑),粘合劑是具有粘性的物質,借助其粘性能將兩種分離的材料連接在一起。粘合劑的種類很多,這個范疇遠比膠水的范疇大得多。


        大的方向,粘合劑分為兩種,一種是需要固化的,另一種則不需要固化,也就是所謂的不干膠、壓敏膠涂料在線coatingol.com。這里固化是指粘合中的一個過程,很多固化過程并非從液體到固體的轉變,需要注意。

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        那么,粘合劑是怎么將物體與物體粘接起來的呢?


        1、首先需要平滑表面,很早以前就有人發現平滑表面的兩個物體會有粘合的現象,例如兩塊超平玻璃板,這就是分子間作用力在起作用,平滑表面可以使兩個物體的接觸面積增大。我們肉眼看到的平滑在微觀條件下仍然是凹凸不平的,所以實際兩個物體接觸時的接觸面很小,但如果表面有一層水,比如桌上有一層很薄的水,然后你會發現,茶杯好像可以被吸住,這就是因為水可以分布到那些肉眼看不到的凹槽中,茶杯與桌子的接觸面積大了,同時就是大氣壓在起作用。如何排除大氣壓的影響呢,取兩片有一定彈性的硬質PET塑料片,粘上水之后,自上而下水平分離,內外層大氣壓相同,這時可以看到兩片塑料呈Y型分離而不是V型分離,這個使塑料片形變的應力就來自于分子間作用力,而此時的水就是粘合劑。因此,這一條是說,粘合劑的粘合力來自于分子間作用力。


        2、水作為粘合劑顯然不夠火候,直接的問題是水會揮發,干燥之后就沒了,而且水分子內的作用力太弱,很容易撕開,所以,如果把水凍成冰是不是就會好些?沒錯,將兩個物體間的水凍成冰之后,人們發現兩個物體可以很牢固地粘在一起,比如家里冰箱冷凍室里常常出現的景象,還有當人們用舌頭去舔零下三十度的鐵管時,舌頭上的口水瞬間凝固,舌頭就粘到鐵管上了。這時,固化之后的水便是很不錯的粘合劑,從分類的角度來說,這還是一種熱熔膠,也就是高溫熔化低溫固化的膠,只是使用溫度需在0度以下。除了水之外,錫焊、鐵焊都是這是這個原理,當然一般意義上的熱熔膠比這些要高大上多了。這一條說的是,粘合劑為什么要固化。


         3、水的分子間作用力還不到位,盡管有氫鍵還比較強勁,但分子作用力畢竟是與分子量呈正相關的,所以如果用高分子來做粘合劑顯然更合適,而且最好是帶有分子間氫鍵的高分子,加強作用力。古人搞不到那么多高分子,能夠獲取的主要就是淀粉和蛋白質,于是可以看到傳統的粘合劑主要就是面糊、糯米汁、牡蠣汁等。還有一種傳統的高分子是無機硅酸鹽,粘土加石灰就可以蓋房子了,這一支后來發展出了水泥。粘合劑成為一門學科則是在高分子化學發展起來之后,包括橡膠類、PVA聚乙烯醇、EVA乙烯-醋酸乙烯酯、PU聚氨酯等等大量材料都可以用作粘合劑,優異的粘合劑大多具備氫鍵或極性鍵。這一條說的是粘合劑都是些什么物質,為什么粘合劑偏愛高分子。


        4、然后要說的問題是怎么固化。


         a)上面提到把水凍成冰的方式,這樣的固化方式就是熱熔膠的原理,但熱熔膠的種類并不多,因為能夠在不太高的溫度下呈現流動性的高分子材料很少,主要就是SBS、SIS、SEBS這些嵌段高分子。


        b)于是五花八門的固化方式出現了,最多的是溶劑法,把膠用溶劑給化成液態(其實準確地說是具備了流動性),這種方式很普遍,比如面糊和水泥就是用水這么做的,水干了,膠也就固化了,當然這時的面糊和水泥不過只是在水中部分溶解,類似于乳液狀態,更多的還是用的甲苯、環己烷之類的,沒錯,很多家具、服裝里都用的那種。


        c)這個方法很快就被人發現不太好,因為溶解的濃度一般低于20%,需要大量溶劑,浪費資源污染環境不說,固化的過程很慢,耗能也多,因此需要想方設法提高固體含量,于是乳液型膠開始大行其道,乳液中的水不是溶劑而是分散劑,不過很多人分不清乳液和溶液,這里不多說原理了,總之這種膠固化會快很多,目前量產的有效成分最多可以到60%,EVA乳、天膠很多都是這樣的固化方式。


        d)就不能不用溶劑或分散劑么?當然可以,問題是解決純膠怎么固化,一種方式是選用具有蠕變性能的膠例如天膠,沒錯,純的天膠就可以做粘合劑,它是固體,但卻具有蠕變性(可以理解為固態的流動性),這種不用固化的膠往往用于壓敏膠,后面再說;更多的膠用的是加固化劑的方式,就是本身是液態,加入一些反應性的物質,這種固化方式又常被稱為硫化,不少雙組份膠都是這個原理,少數單組份膠也是這個原理,多數利用的是與水或二氧化碳發生反應。


        e)比較另類的502在這里出現了,它的固化方式是聚合,擠出來的時候它是單體,可是它遇到空氣可以快速聚合,


        f)更時尚的固化方式是UV光固化和粒子固化,就是用電磁波或者粒子促進其發生反應??傊?,固化方式有很多種,將來或許還有更多。


        5、是不是所有的膠都是利用的分子間作用力?目前看不全是,一種方案是定制出鎖扣模式,粘合的兩個表面生長出的分子鏈像鏈條一樣扣起來,這是利用的物理作用,但是拉斷卻需要破壞化學鍵,其強度比一般膠強一個數量級;還有一種方式是兩個表面發生化學反應,形成化學鍵,破壞時也是需要破壞化學鍵,所以,要想強度大,還得是依靠更強的化學鍵。


        6、最后就是說壓敏膠了,過去曾被稱為不干膠。壓敏膠是日常生活中極為常見的膠,膠帶、貼紙,一般那種粘上還需要揭開的場合都需要用壓敏膠。壓敏膠的重要原理是不需要固化,而重要的表觀現象是粘住很容易,揭開費點力,什么意思呢,就是粘上時可能只需要施加1牛的力,而揭開時可能就需要10牛的力,要破壞膠層之間的作用力最好達到20牛,否則揭開時膠流的到處都是(不少劣質膠帶就這樣),而破壞物體的力可能需要100牛,這些在化學上有著確切的術語,這里不多說了。

        標簽:輔料與設備,技術中心,膠粘劑
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