粘结剂

粘结剂是起把相同或不同物料连接或贴合作用的应力材料，也叫粘合剂、胶粘剂、结合剂，属于无毒非危险品新材料行业类别，在日常生活、食品、工业、建材、冶金、农业等行业，我们可看到粘结剂用途作用的例子，所以粘结剂的种类、配方和品牌有很多，按材料来源分两类：一是天然粘结剂：它取自于自然界中的物质，包括蛋白质、糊精、动物胶、虫胶、皮胶、脂松香等生物或食品粘结剂，也包括沥青等矿物粘结剂；二是人工粘结剂：是指用人工制造的物质，有煤球粘结剂、球团粘结剂、纸浆球团粘结剂、淀粉粘结剂、水产饲料粘结剂、水泥粘结剂、瓷砖粘结剂、粉末粘结剂等无机化合物粘结剂，以及合成树脂、合成橡胶等有机粘结剂。

简介

为了提高压坯的强度或防止粉末偏析而添加到粉末中的可在烧结前或烧结过程中除掉的物质。粘结剂是磨料和基体之间粘结强度的保证。随着化工工业的发展，各种新型粘结剂进入了涂附磨具领域，提高了涂附磨具的性能，促进了涂附磨具工业的发展。粘结剂除了胶料外，还包括溶剂、固化剂、增韧剂、防腐剂、着色剂、消泡剂等辅助成分。粘结剂除了最常用的动物胶外，还包括合成树脂、橡胶和油漆。

型砂粘结

简史

将松散的铸造砂粘结在一起，使之成为型砂或芯砂的造型材料。粘结剂和砂粒混合后，包覆砂粒成为粘结剂膜，使砂粒互相粘连起来（见图），从而赋与砂型和型芯以足够的强度。使其在搬运、组装和浇注过程中不致变形和破碎。中国古代铸造所用泥型（古代称为陶范）的基本材料是粘结能力很强的粘土。随着技术的发展，泥型中夹有大量砂粒，并逐渐以砂子为主要材料，则粘土就成了粘结剂。粘土至今仍在广泛使用。后来相继出现各种无机化合物和有机粘结剂，如植物油、脂松香、糊精、硅酸钠及合成树脂等。1943年德国 J.克罗宁发明用 PF 作粘结剂制造寻氏肌蛤砂型。1947年捷克斯洛伐克 L.彼德热拉用水玻璃作为型砂粘结剂，吹CO2气体使其硬化，制成砂型和型芯。这两种粘结剂的应用开辟了砂型和型芯以化学方式硬化的新途径。化学硬化就是将少量硬化剂加入到某些有机或无机粘结剂中，通过它们之间的化学物理作用，达到使砂型和型芯在短时间内硬化的目的。化学硬化砂型浇出的铸件尺寸精度、表面光洁度和生产率都大为提高，很快得到广泛使用。自50年代后期起，各国陆续采用喃树脂粘结剂，在加热的芯盒中制芯 1～2分钟后，型芯即能硬化。

性能要求

较理想的型砂粘结剂应具有的特性是：①液体粘结剂的粘度低，混砂时容易与砂粒混合均匀，而且混好的型砂流动性好，可以制成形状复杂的、准确反映模样表面形状的砂型和型芯。②硬化速度快，最好不经加热就能硬化，以节约能源和使用价格低廉的非金属或铝合金模样和芯盒。如能采取先硬化、后脱模的方法，就可显著提高铸件的形状和尺寸精度。③硬化后强度高，能用来制造形状复杂、截面细薄的型芯，并可减少粘结剂加入量，以便降低铸件生产成本和减少浇注过程中气体发生量，减少铸件产生气孔缺陷的可能性。④发气量少，要求粘结剂受热发气缓慢、量少。对于铸钢和球墨铸铁等类铸件还要求粘结剂的含氮量低，以防止产生皮下气孔、针孔等缺陷。⑤溃散性好，粘结剂受到高温作用能自行分解溃散，以防止铸件凝固后产生内应力、裂纹，并使铸件容易清砂。此外，还要求粘结剂不易吸潮或变质，混砂后可使用时间长，不粘附模样和芯盒，对人体无害，对环境无污染，来源丰富，价格低廉等。

球团粘结

产品简介

冶金球团粘结剂是生产钢铁行业加工球团矿的关键性辅助原料，它的性能优劣直接关系着焙烧球团的质量好坏。采用该粘结剂生产冷固球团原有设备不用改造，可解决现有铁矿粉原料及含铁尘泥粉料再利用方法耗能高、工序复杂或不能大批量转化利用等技术问题。

该粘结剂不仅适用于炼铁矿粉原料、二氧化钛、二氧化锰等金属的成型造粒，同时适用于钢铁企业废弃物的成型造粒（如高炉炉尘、轧钢皮、铁屑、沉泥、返矿、除尘布袋料、钢渣、硫酸渣、钢渣、炼钢除尘灰及其它含铁粉料），均可达到烧结或高炉应用要求。改变了铁矿球团的生产长期采用膨润土作粘结剂，降低品位，球团强度低，粉化率高等问题。具有粘结力强、球团强度、高降低球团矿焙烧温度、缩短焙烧时间，焙烧性能好、提高球团矿品位；降低生产成本等特点。

性能及作用

1、提高物料的成核率，降低生球的长大速度，使生球粒度小而均匀，提高造球率。提高生球强度，特别是生球的落下强度；

2、提高生球的热稳定性，既可提高生球干燥时的爆裂温度，又可提高干球强度和成品球团矿的强度。

3、提高球团矿的还原软化温度，抑制球团矿还原时的异常膨胀还原迟滞现象。

4、提高球团矿品位、抗压强度、球团微孔隙度，改善球团矿的还原性能。

5、缩短球团矿的高温焙烧时间，从而提高球团矿产量，降低工艺风机电能消耗和降低总热量消耗趁本中的燃料费用。

工作机理

烧结球团粘结剂具有极强的水化作用，遇水后迅速高度分散成单体，填充在矿粉颗粒的空隙中，由于单体有很强的胶体性质，可增强矿粉的粘结作用。同时在粘结剂的吸附水层，能使生球在受到冲击作用时，使球团球粒之间相互滑动，从而产生塑性变形不至于破碎，提高了生球的落下强度。

烧结球团粘结剂对矿粉有很强的亲合粘结功能，改善混合料的亲水性，促使母球迅速生成，缩短造球时间，提高生球产量，同时粘结剂在生球干燥到600 ℃ 左右时易分解挥发可燃，从而能在确保生球强度和暴烈温度提高的同时，还可提高生球的干燥速度，缩短干燥时间，提高生球产量，利于成品球固结强度的提高。

烧结球团粘结剂的高温可燃性，可增加球的内外透气性，使成品球的微气孔度增加，还原性改善，抑制还原迟滞现象，消除夹生球现象。使球团入炉比例增加，焦比降低，铁含量增加。

烧结球团粘结剂中所含的强氧化剂在球团焙烧温度条件下分解释放氧气，可增强固结氧化性气氛，使四氧化三铁完全氧化成氧化铁放热，促使Fe2O3结晶和再结晶长大迅速；TDQ球团粘结增效剂中的稳定剂可抑制Fe2O3的高温分解和Fe3O4的结晶。从而缩短焙烧时间、提高产量、节省燃耗和工艺风机电耗。

粘结机理

由胶黏剂与被粘物形成的粘合存在着吸附作用与吸附理论、静电作用与静电理论和扩散作用与扩散理论这三种理论解释。

1、吸附作用与吸附理论吸附理论认为粘结力主要产生与胶粘体系的分子作用，存在两个阶段，第一阶段是液体胶黏剂分子借助于热布朗运动向被粘物表面扩散，使两者所有的极性基团或链接相互接近。第二阶段是吸附力的产生，当胶黏剂和被粘物两种分子间的间距达到1-0.9mm时，两种分子便会产生吸附作用，直至他们之间的距离达到最大稳定的状态，粘结力的大小与胶黏剂的极性有关，但主要是取决于胶粘体系分子在接触区的稠密程度。

2、静电作用与静电理论当胶黏剂-被粘物体系是由一种路易斯碱电子接受体的组合形式时，就会在界面区两侧形成双电层，双电层电荷的性质相反，从而产生了静电吸引力。但静电作用仅存在于能够形成双电层的黏合体系，因此不具备普遍性，且绝对不是对黏合起主导作用的因素。

3、扩散作用与扩散理论两种聚合物在具有相容性的前提下，当它们相互紧密接触时，由于分子的布朗运动或链段的摆动会产生相互摆动的现象，扩散结果导致界面的消失和过渡区的产生，黏合体系的扩散作用产生了牢固的黏合结构。在黏合体系中适当降低胶黏剂的分子量有助于提高分散系数，改善黏合性能。聚合物分子链排列堆积的紧密程度不同，其扩散行为有显著的不同。大分子内有空穴或分子间有空洞结构者扩散作用就比较强。扩散作用还受到两聚合物的接触时间、黏合温度等因素的影响。一般是接触温度越高，时间越长，其扩散作用也越强，由扩散作用产生的粘合力就越高。

生产设备

反应釜（搅拌机）、输送泵、成品罐，计量用具。

烧结球团型的生产

本技术生产工艺简单，工业化生产冷水制作、30分钟出产品，无能源消耗、无污水、无有害气体排放，成本低。

生产工艺流程如下：

原料→ 水 → 助剂 → 常温反应 → 成品

发展作用

人类早在远古时代就开始用干枯的没药树粘贴物品。古代中国和巴比伦是用沥青或皮胶作粘结剂的。从中世纪开始到近代，欧洲已开始兴起使用骨胶、用牛奶制成的酪蛋自或阿拉伯树胶作粘结剂。

进入20世纪，人类发明了应用高分子化学和石油化学制造的“合成粘结剂”，其种类繁多，粘结力强。产量也有了飞跃发展。与淀粉、阿拉伯树胶、甲醛相比，用 ep 或甲醛树脂等材料合成的化学有机高分子化合物粘结剂的粘结力更强，而且具有耐水、耐热等特点。

若想从理论上去说明“用粘结剂为什么能将物体粘在一起”尚有很多难点，因为它是物理、化学、机械等众多要素的组合。但粘结剂共同的一点就是“用液体沾涂连接面”、“粘连后由液体变成固体”、“一旦凝固定位其性质就变得相当稳定，可承受来自外部的力”。

有一种通俗的理论认为，在想连结的面的凹凸处放进粘结剂后，粘结剂就会起到锚的作用。被称之为“锚效应”的这种力使物与物之间机械性地粘合在一起。但这种观点则很难说明玻璃或金属那样的光滑表面的粘合机理。

像玻璃那样的物体粘结取决于分子和原子间起作用的“分子间力”。所谓分子间力就是物体与物体之间的分子水平相差极小时能够通过分子或原子中的电偏置使正电和负电相吸的力。当用液体粘结剂覆盖住连结体表面时，粘结剂的分子与连结物体的分子间距离缩短，在分子间力的作用下使物体结连起来。

目前，瞬间粘结剂可称为是实用性强、高性能的粘结剂。现在畅销的瞬间粘结剂是1955年美国的研究人员在研究中偶然发现的一种叫做“ 氰基丙烯酸酯 ”的化合物合成的物质。瞬间粘结剂不需掺合更多的化学制剂，只要用空气中微量的水分将粘结剂固化，便可在瞬间将物体紧紧地粘合在一起。这种瞬间粘结剂适用的材料很多（木材和布除外），特别适于家庭使用。

发展方向

随着现代技术的进步，瞬间粘结剂已得到进一步地改良。改良后的粘结剂可用于一些微细血管、脏器及皮肤的止血，促进伤口早日愈合，防止病原体感染。

目前最引人注目的是航天飞机使用的粘结剂。飞机的前面和下部的耐热磁砖就是用一种叫做“RTV室温加硫型”硅粘结剂粘附在飞机上的。这种在室温下固化的粘结剂可耐零下100度以下，零上1650度的温度，即使在极低或极高的温度下也可保持抗冲击力的弹性，因而被广泛用于宇宙、航天、电子工业等领域。

具体产品

介绍

热塑性没药树改性的 ep 具有较好的耐热性。目前，用于·增韧环氧胶粘剂的热塑性树脂主要有聚乙烯醇缩醛、聚碳酸醋、尼龙、聚枫等。聚乙烯醇缩醛是热塑性线性有机高分子化合物，它与环氧树脂的混溶性好。由于其分子中存在经基，可与环氧树脂中的经基和坏氧基进行醚化反应，从而起到增韧的效果。关长参等网以聚乙烯醇缩醛为“ 骨架材料 ”,E5环氧树脂为粘料制成了一种新型结构胶。研究发现：该胶不仅具有聚乙烯醇缩醛一酚醛胶耐久性好的优点，还具有固化中无挥发物、韧性高等优点o彭荣华等用有机硅树脂和聚乙烯醇缩丁醛复合改性环氧E-42，制备出一种新型的环氧结构胶。研究发现：环氧树脂(E-42)用有机硅树脂和聚乙烯醇缩丁醛复合改性后制备的胶粘剂，具有良好的机械性能和耐高温性能。该胶室温下剪切强度可以达到18MPa以上，室温条件下使用时各方面性能优良;150℃时的剪切强度为8.8MPa以上，能够满足被粘接件在150℃下长期工作的要求。此外，该胶的适用面广，可以作为多种材料的结构胶粘剂使用。

聚碳酸醋具有优良的力学性能和热稳定性，能与环氧树脂很好地共溶。由于其分子结构中含有碳酸醋I*基，它可以和胺、醇等形成氢键，也可以和一些含醇、醋等基团的物质发生醋交换反应。郝冬梅等[mil对聚碳酸醋改性环氧树脂体系的力学性能进行了研究，研究发现：用脂肪胺对聚碳酸醋改性后、可以使改性聚碳酸醋大分子很容易进入环氧树脂的网络，对环氧树脂进行增韧。郝冬梅等[mil后来用合成的胺化聚碳酸醋(a-PQ改性环氧树脂以形成新的交联网络体系。以叔胺为固化剂，采用DSC,AFM等测试技术对本体系的玻璃化转变温度、表面形貌和力学性能进行了测试。研究发现：改性体系只有1个玻璃化转变温度，且随着a-PC的加人，改性体系的玻璃化温度从104.0℃降低到83.890。改性体系的力学

性能得到改善，冲击韧性比纯EP提高了ll%。

应用

尼龙是一种韧性很好的材料，分子中有大量的酞胺基和端梭基等，可以和环氧基发生反应，生成新型交联结构的高分子材料。可大大提高环氧胶粘剂的胶接强度和韧性。刘开庆网用石油发酵尼龙作为基本材料，进行了环氧胶粘剂的改性研究，该尼龙是由8-24个碳原子碳链组成的混合二元酸和混合二元胺共聚而成，酞胺键含量低，所以吸水率低于其它尼龙品种，同时具有耐磨系数小，柔韧性好等优点。用该尼龙与 ep 混合制得的胶粘剂其剪切强度可以达到45MPa以上。聚矾改性聚丙烯胶粘剂是20世纪70年代研发的一种新型航空结构胶粘剂，与环氧一丁睛和环氧一尼龙等胶粘剂相比，聚矾结构上的独特性(二苯矾基、醚链和异丙叉链)赋予其优良的特性，即二苯矾基赋予聚枫耐热性和抗氧化性；醚链和异丙叉的存在可以改善聚矾的加工性，醚链亦赋予聚枫以韧性。因此，用它改性环氧没药树制备的胶粘剂在很宽的使用温度范围(-55-175cC)内，具有高强度，高韧性的优良综合性能网。杨卉等研究了不同分子量的环氧预聚物对双酚 A型双官能团 ep /聚矾(PSF)/ 固化剂 (二氨基二苯基矾，DDS)体系相分离结构的影响。研究发现：环氧预聚物分子量较小时，凝胶点和玻璃化是影响相结构的关键因素；环氧分子量较大时，环氧扩链后粘度的变化则成为抑制相分离的重要因素。电子显微镜 ( sem )结果表明改变环氧预聚物分子量可以达到调控相结构的目的，随着预聚物分子量的增大，体系的微区尺寸减小。

近年来，聚酞亚胺增韧环氧胶粘剂的研究也很多。大阪市立工业研究所对3种聚酞亚胺(PI)微粒改性聚丙烯体系进行了研究：第一种为球形，粒径约6pm;第二种为不定型，粒径20-35pm;第三种为不定型，粒径10-30Lm。用以改性DGEBA/DDS环氧体系，加人量为10%-20%，玻璃化温度无明显变化(改性前飞=229`0，改性后飞为224-231C),而胶的弹性、韧性却大大增加[3010 聚醚多元醇酞亚胺是初始相容性良好的热塑性树脂，用其改性 ep 可以增加环氧树脂的韧性。甘文君等用四种不同的苯基封端的PEI改性环氧TGDDM体系，研究发现：不同结构的PEI与环氧有不同的相容性，因而其共混体系具有不同的相结构，与环氧相容性好的可以形成双连续相，有利于提高共混体系的力学性能

选购

1.根据被粘接材料的化学性质来选择

被粘接材料有的是含有一些极性基团，因此必须选择可与它起化学反应的粘结剂，这样可以提高接头的强度。

2.根据被粘接材料的物理性质来选择

它包括被粘接材料的表面张力，对粘结剂中溶剂的溶解度，以及被粘接材料的表面特性，如刚性、弹性、韧性等。

3.根据胶粘接头的特殊要求来选择

因为粘接材料有各种各样，使用的场合和条件也是千变万化，因此必须根据对粘结接头的具体要求来选择合适的粘结剂，它包括了抗张、抗弯、抗剥离及抗冲击等力学强度和耐高温、耐水、耐油、耐低温等性能以及光学、电磁等特殊功能。

4.根据需要固化的条件来选择

粘结剂的固化受到温度、压力、时间及空气等条件的影响，有的粘结剂需加热固化，有的需加压固化，有的则需隔绝空气，因此应根据使用场合需要的条件选择相应固化条件的粘结剂。

简介

分类

瞬干型

厌氧型

压敏型

热熔型

热固型

乳液和乳胶型

耐高温型

木材适用型

其他类