环氧树脂胶粘剂特点及应用机理铜陵玻璃印刷烘干设备密封法兰藏饰手链

环氧树脂胶粘剂特点及应用机理

人类使用胶粘剂已有几千年的历史，然而环氧树脂胶粘剂(简称环氧胶粘剂或环氧胶)从1950年左右出现至今，仅仅只有50多年。但是随着20世纪中叶各种胶粘理论的相继提出，以及胶粘界面化学、胶粘剂流变学和胶粘破坏机理等基础研究工作的深入进展，使胶粘剂阶性能、品种和应研发范围基本覆盖国家重点支持的新材料高新技术领域用有了突飞猛进的发展。环氧树脂及其固化体系也以其独特的、优异性能(详见第2章和第3章)和新型环氧树脂、新型固化剂和添加剂的不断涌现，而成为性能优异、品种众多、适应性广泛的一类重要的胶粘剂。由于环氧胶粘剂的粘接强度高、通用性强，曾有“万能胶”、“大力胶”之称。已在航空、航天、汽车、机械、建筑、化工、轻工、电子、电器以及日常生活等领域得到广泛的应用。

环氧胶粘剂是由专业染料环氧树脂、固化剂、促进剂、改性剂、稀释剂、填料等组成的液态或固态胶粘剂。环氧胶粘剂的胶粘过程是一个复杂的物理和化学过程，包括浸润、粘附、固化等步骤，最后生成三维交联结构的固化物，把被粘物结合成一个整体。胶接性能(强度、耐热性、耐腐蚀性、抗渗性等)不仅取决于胶粘剂的结构和性能以及被粘物表面的结构和胶粘特性，而且和接头设计、胶粘剂的制备工艺和贮存以及胶接工艺等密切相关，同时还受周围环境(应力、温度、湿度、介质等)的制约。因此环氧胶粘剂的应用是一个系统工程。环氧胶粘剂的性能必须与上述影响胶接性能的诸因素相适应，才能获得最佳结果。用相同配方的环氧胶粘剂胶接不同性质的物体，或采用不同的胶接条件、或在不同的使用环境中，其性能会有极大的差别。应用时应充分给予重视。由于篇幅的限制，本章主要介绍环氧胶粘剂主要品种的配方设计、胶接工艺条件、性能及应用举例。

1、环氧树脂胶粘剂的类型、特点、机理

环氧树脂胶粘剂的品种很多，其分类的方法和分类的指标尚未统一。通常按下列方法分类。

按胶粘剂的形态分类-如无溶剂型胶粘剂测试重复性高;后者便宜、(有机)溶剂型胶粘剂、水性胶粘剂(又可分为水乳型和水溶型两种)、膏状胶粘剂、薄膜状胶粘剂(环氧胶膜)等。

(1)按固化条件分类

1)冷固化胶(不加热固化胶)。又分为：

低温固化胶，固化温度＜15℃；

室温固化胶，固化温度℃。

2)热固化胶。又可分为：

中温固化胶，固化温度约℃；

高温固化胶，固化温度＞150℃。

3)其他方式固化胶，如光固化胶、潮湿面及水中固化胶、潜伏性固化胶等。

(2)按胶接强度分类

1)结构胶，抗剪及抗拉强度大，而且还应有较高的不均匀扯离强度，使胶接接头在长时间内能承受振动、疲劳及冲击等栽荷。同时还应具有较高的耐热性和耐候性。通常钢-钢室温抗剪强度＞25MPa，抗拉强度≥33MPa。不均匀扯离强度＞40kN/m。

2)次受力结构胶，能承受中等载荷。通常抗剪强度MPa，不均匀扯离强度kN/m。

3)非结构胶，即通用型胶粘剂。其室温强度还比较高，但随温度的升高，胶接强度下降较快。只能用于受力不大的部位。

(3)按用途分类

1)通用型胶粘剂。

2)特种胶粘剂。如耐高温胶(使用温度≥150℃)、耐低温胶(可耐-50℃或更低的温度)、应变胶(粘贴应变片用)、导电胶(体积电阻率～10新1代信息技术产业要重点突出软件、集成电路、新型显示、云计算、大数据、虚拟显示、绿色计算、人工智能与智能硬件等战略性、先导性产业;而新材料产业要着力突破1批重点利用领域急需的先进钢铁材料、石化材料等先进基础材料-4Ω·cm)、密封胶(真空密封、机械密封用)、光学胶(无色透明、耐光老化、折光率与光学零件相匹配)、耐腐蚀胶、结构胶等。

此外也可按固化剂的类型来分类，如胺固化环氧胶、酸酐固化胶等。还可分为双组分胶和单组分胶，纯环氧胶铜闸阀和改性环氧胶(如环氧-尼龙胶、环氧-聚硫橡胶胶、环氧-丁腈胶、环氧-聚氨酯胶、环氧-酚醛胶、有机硅环氧胶、丙烯酸环氧胶等)。

环氧树脂胶粘剂的特点——

环氧胶粘剂与其他类型胶粘剂比较，具有以下优点：

(1)环氧树脂含有多种极性基团和活性很大的环氧基，因而与金属、玻璃、水泥、木材、塑料等多种极性材料，尤其是表面活性高的材料具有很强的粘接力，同时环氧固化物的内聚强度也很大，所以其胶接强度很高。

(2)环氧树脂固化时基本上无低分子挥发物产生。胶层的体积收缩率小，约1％-2％，是热固性树脂中固化收缩率最小的品种之一。加入填料后可降到0.2％以下。环氧固化物的线胀系数也很小。因此内应力小，对胶接强度影响小。加之环氧固化物的蠕变小，所以胶层的尺寸稳定性好。

(3)环氧树脂、固化剂及改性剂的品种很多，可通过合理而巧妙的配方设计，使胶粘剂具有所需要的工艺性(如快速固化、室温固化、低温固化、水中固化、低粘度、高粘度等)，并具有所要求的使用性能(如耐高温、耐低温、高强度、高柔性、耐老化、导电、导磁、导热等)。

(4)与多种有机物(单体、树脂、橡胶)和无机物(如填料等)具有很好的相容性和反应性，易于进行共聚、交联、共混、填充等改性，以提高胶层的性能。

(5)耐腐蚀性及介电性能好。能耐酸、碱、盐、溶剂等多种介质的腐蚀。体积电阻率Ω·cm，介电强度kV/mm。

(6)通用型环氧树脂、固化剂及添加剂的产地多、产量大，配制简易，可接触压成型，能大规模应用。

环氧胶粘剂的主要缺点——

(1)不增韧时注浆机，固化物一般偏脆，抗剥离、抗开裂、抗冲击性能差。

(2)对极性小的材料(如聚乙烯、聚丙烯、氟塑料等)粘接力小。必须先进行表面活化处理。

(3)有些原材料如活性稀释剂、固化剂等有不同程度的毒性和刺激性。设计配方时应尽量避免选用，施工操作时应加强通风和防护。

胶接破坏机理——

要设计出环氧胶粘剂的最佳配方，达到所要求的胶接性能，就必须了解环氧胶粘剂的粘附机理和胶接的破坏机理。在这方面已做了大量研究，提出了许多理论，虽然都还存在一些不足之处，但是已阐明和解决了不少实际问题，大大推动了环氧胶粘剂的开发应用。