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聚合物粘合剂的定义

聚合物粘合剂是一种由聚合物组成的粘合剂。聚合物是由重复亚单元(称为“单体”)组成的大分子。

这种粘合剂可与金属、塑料、木材、玻璃、陶瓷和复合材料等各种基材牢固结合。

大多数聚合物粘合剂都是合成的,即人造材料。可以对它们进行配制,使其具有优异的柔韧性、耐热性、耐化学腐蚀性或导电性,以满足预期应用要求。

聚合物粘合剂的作用原理

聚合物粘合剂通过粘接过程的两种作用力(附着力和内聚力)发生作用

附着力和内聚力

附着力是指两种不同类型分子之间的吸引力。例如,水滴能粘在玻璃表面是因为水分子和玻璃分子之间具有附着力。

水滴粘附在玻璃表面(附着力)

内聚力是指同一类型分子之间的吸引力。例如,你倒满一杯水,然后再小心滴入几滴水,你会观察到水在杯口上方形成了一个圆顶结构。这种现象被称为表面张力,是由水分子之间氢键所产生的内聚力造成的。由于这种内聚力,表面积较大的轻质物体(如水黾或这种回形针)能漂浮在水面上。内聚力也解释了为什么雨的形状是水滴而不是细雾。

水的表面张力(内聚力)

聚合物粘合剂发挥作用,需要同时具备附着力和内聚力。如果附着力太弱,胶水将无法正常粘在基材上(粘合失效)。如果内聚力太弱,胶水将无法保持自身的状态(内聚失效)。

附着力和内聚力

键合

键合类型有三种:静电键、机械键和化学键。

静电键

静电键是由离子之间的“吸附”力形成的,即胶水的带电荷的分子和基材的带相反电荷的分子像磁铁一样相互吸引。这种力以发现它的研究人员命名,也被称为“范德华力”。

静电键较弱。胶水涂抹在基材上,基材表面润湿性良好且两表面彼此非常接近,才能产生有效附着力。

静电键和机械键较弱,而化学键较强。

机械键

机械键是由粘合剂在基材表面的小孔中流动或粘附在基材表面的突出物上形成的。如果基材表面的纹理或孔隙特别多,这种粘接效果会更好。

化学键

化学键是由粘合剂分子和基材分子之间的化学反应形成的。这就要求粘合剂和基材之间具有化学相容性,否则它们就不会发生反应。

如果粘合剂和基材这两种物质相容,它们将形成比静电键强很多的化学键。

在某些情况下,原本不相容的化学物质仍然可以通过使用偶联剂进行间接化学键合。

不可不知

偶联剂的作用与相容剂类似,两者都能改善两种不同物质之间的相互作用。不同的是,偶联剂改善粘接能力,而相容剂改善混溶性。

热塑性粘合剂与热固性粘合剂的比较

粘合剂有许多分类方法。热塑性粘合剂和热固性粘合剂之间的重大区别是它们的分子结构。

热塑性粘合剂

热塑性粘合剂在常温下具有很强的附着力,可以熔化和再加工但不会降解。

示例包括:

  • 聚醋酸乙烯酯,又称木胶(PVA / PVAc)
  • 乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)
  • 聚乙烯(PE)
  • 聚丙烯(PP)
  • 聚酰胺(PA)
  • 聚酯
  • 丙烯酸树脂
  • 硝化纤维素(硝酸纤维素)
热熔粘合剂是一种热塑性粘合剂

热固性粘合剂

热固性粘合剂在固化后会形成牢固的永久交联。因此,形成了具有永久性、耐热性和不溶性的粘合剂,这些粘合剂在不降解的情况下是无法改变的。

示例包括:

  • 酚类化合物(酚醛树脂)
  • 尿素甲醛(脲醛树脂) 
  • 环氧树脂(环氧树脂,又称聚环氧化物)
  • 不饱和聚酯
  • 聚氨酯
环氧树脂粘合剂是一种热固性粘合剂

聚合物粘合剂的主要类型

聚合物粘合剂还可根据其预期用途进行分类。粘合剂的主要类型有:

  1. 结构粘合剂
  2. 工程粘合剂
  3. 热熔粘合剂
  4. 压敏粘合剂
  5. 紫外线固化粘合剂

结构粘合剂

结构粘合剂可与各种材料形成牢固的粘合,如金属、复合材料、塑料、玻璃纤维、木材和石材等。

它们适用于需要高承重能力、长期耐用性以及耐热性和耐溶剂性的应用领域。除此之外,结构粘合剂还可以作为钉子、螺丝、铆钉、螺栓或焊接等其他连接方法的替代或补充方法。

结构粘合剂的主要类型包括以下几种:

  1. 环氧树脂粘合剂,一种由环氧树脂和固化剂组成的单组分或双组分粘合剂。它们具有高强度、优异的温度特性和耐化学腐蚀性,因而广泛应用于移动工业和建筑领域。而且,它们还具有良好的电气绝缘性能,因此适用于电子元件
  2. 聚氨酯粘合剂具有极好的柔韧性、抗冲击性和减震特性。它们常用于汽车、船舶和航空航天等移动领域。
  3. 丙烯酸粘合剂具有快速固化特性、良好的粘合强度、韧性、耐用性以及优异的温度特性和耐化学腐蚀性。它们常用于油性环境中,而其他粘合剂由于缺乏耐油性会在这种环境中失效。油性环境示例:移动工业和建筑电子和包装等领域。

总之,结构粘合剂种类繁多,是移动电子工业和建筑等各行各业的理想选择。

结构粘合剂的应用

工程粘合剂

工程粘合剂没有正式的定义,但可以将其视为高性能粘合剂,与结构粘合剂相比,强度要求不那么严格。开发这类产品旨在满足在工业产品中广泛应用粘合剂的各种需求。

与结构粘合剂类似,工程粘合剂主要有以下3种类型:

  1. 厌氧型粘合剂(也称为表面活性丙烯酸树脂)在不存在空气但存在金属离子的情况下固化。因此,它们非常适合固定和密封螺栓、螺钉和螺母等螺纹金属部件。所以,它们也被称为“螺纹锁固剂”。在进行密封、抗震、耐化学腐蚀和定制扭矩值(受控摩擦)操作时,它们非常有用。
  2. 氰基丙烯酸酯粘合剂,也被称为超级胶水或瞬时粘合剂。它们的固化时间很短,从几秒钟到几分钟不等。它们的优点还包括粘合强度高、与各种表面材料的粘合性好、优异温度特性和耐化学腐蚀性以及极佳的透明度。它们非常适用于在各行各业(如电子、木工、医疗(需要认证)和工艺品等)中粘合小零件和表面,也是普通家庭消费者的常用工具。
  3. 有机硅粘合剂具有优异的耐热性、耐化学腐蚀性和耐候性。它们用途广泛,具有灵活性且密封可靠。其应用领域包括移动, 电子工业和建筑医疗(需要认证)和家庭。

工程粘合剂具有独特的固化机制、功能和特性,因此在许多行业中都发挥着重要作用。

工程粘合剂的一个示例是“螺纹锁固剂”

热熔粘合剂

热熔胶是一种热塑性粘合剂:它们在热作用下熔化而不会降解,在熔融状态下以热液体的形式涂抹在待粘合的表面上。冷却后,它们会凝固并形成牢固的粘合剂。

热熔粘合剂中常用的聚合物包括:

  • 乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)
  • 聚烯烃:无规聚丙烯(APP)、无定型聚α-烯烃(APAO)、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物(EEA)等
  • 聚酰胺(PA)
  • 聚酯
  • 聚氨酯
  • 苯乙烯嵌段共聚物
  • 丙烯酸嵌段共聚物
  • 丁基橡胶
  • EPR(乙丙橡胶)
  • SBR(丁苯橡胶)

这些聚合物可与添加剂一起配制,以改变其粘合特性或其他性能特征。此类添加剂包括增粘剂、蜡、增塑剂、填充剂和稳定剂(如抗氧化剂)。

热熔粘合剂可在多种材料上进行快速粘合。使用涂胶系统或胶枪可以轻松且精确地涂抹。作为无溶剂粘合剂,它们比溶剂型粘合剂更安全、更环保,因为它们不含任何有潜在危险的 VOC(挥发性有机化合物)。一旦冷却凝固,只要环境温度低于熔点,它们一般都具有优异的耐温性。

热熔胶涂胶系统

压敏粘合剂(PSA)

压敏粘合剂(PSA)在施加压力时激活。然后,它们开始与基材形成粘合。一般来说,粘接强度取决于施加压力的大小。

大多数 PSA 在常温下起作用,在高温或低温条件下会失效。只要施加压力,它们就会激活(不需要借助加热、溶剂或水固化,但也有例外情况)。

压敏粘合剂的常见应用形式包括胶带、标签和贴纸。压敏粘合剂还可用于光学薄膜、表面保护膜、个人护理和医疗(需要认证)领域。为了达到所需的性能,在压敏粘合剂的生产或应用过程中,可以使用化学添加剂和改性剂。

胶带和标签使用压敏粘合剂

紫外线固化粘合剂

紫外线固化粘合剂在紫外线(UV)照射下会硬化。它们的固化通过一种叫做光聚合的化学反应形成,该反应使用紫外线作为其活化能的来源。光引发剂吸收能量,将液态聚合物粘合剂转化为固态或高度交联态。

紫外线固化粘合剂的固化时间很短,仅为几秒到几分钟。它们可以在玻璃、塑料、金属和陶瓷等各种表面形成牢固的粘合,并具有良好的耐化学腐蚀性、耐热性和防潮性。

应用领域包括电子医疗(需要认证)、移动以及体育用品和鞋类。有些紫外线固化粘合剂以液态形式直接使用,而有些则是胶带和标签粘合剂表面的一部分。

紫外线固化粘合剂

挑选最适合您的应用领域的聚合物粘合剂

如需为您的应用领域选择最佳聚合物粘合剂,应遵循以下步骤:

  1. 了解粘合基材
  2. 在应用过程中确定开放时间(您有多少时间来完成设置)和固化时间(您有多少时间来等待粘合组件准备就绪以供使用)。
  3. 评估应用和固化方法
  4. 定义性能特征(如强度、柔韧性、硬度、粘度、减震性、颜色)
  5. 了解环境条件(温度、湿度、化学暴露、紫外线)
  6. 进行测试
  7. 考虑健康和环境
  8. 考虑成本和可用性

在这些步骤中,您应该查阅技术资料并听取专家建议,以确保您选择最合适的聚合物粘合剂。

在许多情况下,您可以添加化学添加剂和改性剂来定制粘合剂聚合物,以精确满足您的应用需求。我们的专家将竭诚为您服务。

可乐丽的聚合物粘合材料

可乐丽旨在为聚合物粘合剂应用领域提供各种特种聚合物。其中一些可用作粘合剂的基础聚合物,而另一些则是用于改善粘合剂性能特点的添加剂。

SEPTON™ 和 HYBRAR™ 技术

SEPTON™ 和 HYBRAR™ 是多功能高性能热塑性弹性体。其苯乙烯嵌段共聚物(SBC)分子结构兼具橡胶弹性和热塑性加工性能的优点。

SEPTON™ 在较大的温度范围内具有优异的性能特点,并具有良好的耐化学腐蚀性、耐候性、抗紫外线和电气绝缘性。

HYBRAR™ 有氢化品级(HYBRAR™ 7000系列)和非氢化品级(HYBRAR™ 5000系列),均十分耐用。HYBRAR™ 具有高阻尼性能。HYBRAR™ 7000系列与聚丙烯具有良好的兼容性。

SEPTON™ 和 HYBRAR™ 可用作热熔胶的基础聚合物或聚烯烃基粘合剂的添加剂,以定制其柔软性、拉伸性、抗冲击性、粘附性和内聚性。

SEPTON™(氢化苯乙烯类热塑性弹性体)

可乐丽液态橡胶

可乐丽液体橡胶的作用类似于“活性增塑剂”,可改善流动性并降低化合物的粘度。该产品系列包括液态二烯橡胶,如液态丁二烯橡胶(L-BR)、液态异戊二烯橡胶(L-IR)和液态苯乙烯-丁二烯橡胶(L-SBR)。

如果将可乐丽液体橡胶用作聚合物粘合剂的添加剂,它将起到改性剂的作用,增加粘合强度和粘性。功能品级可提高与金属、玻璃和纤维等基材的粘附性。紫外线固化品级可用作紫外线固化粘合剂的成分。

可乐丽液态橡胶

液态法呢烯橡胶

液体法呢烯橡胶是一种基于beta-法呢烯的液体橡胶,这是一种从可再生甘蔗中提取的生物基单体。使用液态法呢烯橡胶可以帮助制造商提高产品中的生物基材料含量。

由于其支化分子结构、低粘度和高分子量所带来的高反应性,液态法呢烯橡胶可改变粘合剂的性能,如附着力和内聚力。

液态法呢烯橡胶

KURARITY™,透明TPE

透明热塑性弹性体 KURARITY™ 是一种丙烯酸嵌段共聚物,具有真正独特的性能:它具有自粘性、高透明性、柔软性和柔韧性,并具有优异的性能特点、耐候性和可加工性。

KURARITY™ 可用作粘合剂的基础聚合物或传统粘合剂的改性剂。由于 KURARITY™ 具有极好的柔韧性和自粘性,因此在使用时无需添加增塑剂和增粘剂。它的气味最小,与热熔胶兼容,因此可用于无溶剂粘合剂,消除了溶剂型工艺带来的健康问题并能够满足通风要求。KURARITY™ 还可以通过胶带或标签进行粘贴。

与传统粘合剂相比,KURARITY™ 剥离后的残留物更少,这有利于返工。此外,在粘合剂中使用 KURARITY™ 还有助于实现出色的模切性能和形状稳定性,使您能够长时间切割并保持所需的形状。

KURARITY™ 的另一个重要优点是可用于某些与食品有关的应用领域。在一些国家,KURARITY™ 已经获得了应用所需的许可。如需了解更多详情,请通过联系表联系 KURARITY™ 团队。

KURARITY™,透明TPE

ISOBAM™

ISOBAM™ 是异丁烯和马来酸酐的碱水溶性共聚物。ISOBAM™ 可用作木工聚醋酸乙烯酯乳液粘合剂的添加剂。ISOBAM™ 可提高初始粘性和耐热性。

ISOBAM™

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