胶粘剂与涂料

1. 胶粘剂与涂料 东北林业大学材料科学与工程学院

2. 第六章 橡胶型胶粘剂 6.1 概述 6.2 氯丁橡胶胶粘剂 6.3 丁腈橡胶胶粘剂 6.4 橡胶类压敏胶粘剂及压敏胶粘带

3. 6.1 概述 • 概念：橡胶型胶粘剂是以合成橡胶或天然橡胶作基料制成的胶粘剂。 • 产量：世界橡胶产量的5%以上被用于制造胶粘剂。 • 优点： （1）优良的弹性； （2）能在常温、低压下胶接； （3）对多种材料具有优良的胶接性能。

4. 氯丁-酚醛 • 丁腈-酚醛 • 聚硫-环氧 • 丁腈-环氧 ◆结构型（多为复合体系） 分类： 按应用性能分 • 氯丁橡胶 • 丁腈橡胶 • 硅橡胶 • 聚硫橡胶 • 改性天然橡胶 ◆非结构型 • 溶剂型：75%左右 • 乳胶型 • 薄膜胶带型 按形状分

5. 应用 • 橡胶与橡胶的胶接 • 橡胶与其它材料的胶接：橡胶与金属、塑料、皮革、木材、水泥等的胶接 • 应用领域：飞机、汽车、建筑、轻工、橡胶制品加工等 • 木材工业：人造板及木制品的表面胶贴

6. 6.2 氯丁橡胶胶粘剂 • 概念：是以氯丁橡胶为粘料并加入其他助剂而制得的胶粘剂。橡胶型胶粘剂中最重要和产量最大的品种。具“万能胶”之称。 • 分类（按制备方法分）：溶剂型和乳胶液型（胶乳型）。 • 乳液型：发展趋势。

7. 一、氯丁橡胶胶粘剂的性质 ①具有仅次于丁腈橡胶胶粘剂的高极性，对极性物质具有良好的胶接性能； ②常温、不硫化条件下，也具有较高的内聚强度和粘附强度； ③具有优良的耐燃、耐臭氧、耐候、耐油、耐溶剂和化学试剂的性能； ④胶层弹性好，抗冲击强度和剥离强度好； ⑤初粘性好，只需接触压力便能很好的胶接； ⑥涂覆工艺性能好，使用简便； ⑦贮存稳定性差，耐寒性不够好。

8. 木材工业中的应用 • 使用快捷方便； • 具有压敏性：可辊压，便于实现机械化、连续化生产，生产率大大提高； • 常温胶接：可避免基材翘曲，保证装饰表面质量； • 较理想的三聚氰胺装饰贴面板或其它装饰材料与木质基材的胶接用胶。

9. 二、氯丁橡胶胶粘剂的主要成分及作用 1. 氯丁橡胶 ★作用：粘料 ★制备：由氯丁二烯经乳液聚合而制得的胶浆。用于溶剂型胶粘剂的氯丁橡胶是将胶浆酸化，然后加电解质凝聚而得到的固体产品（生胶）。 ★分子式为：

10. ★分类(按聚合条件)：硫磺调节通用型(G型)、非硫调节通用型(W型)和胶接专用型。★分类(按聚合条件)：硫磺调节通用型(G型)、非硫调节通用型(W型)和胶接专用型。

11. 二、氯丁橡胶胶粘剂的主要成分及作用 • 影响因素 • 分子量：越大，门尼粘度越大，炼胶时不易包辊。过大，配成溶液的粘度就大，使涂布性能变差。 • 结晶性：结晶化速度快，初期胶接强度高；太快，适用期缩短，胶层柔软性变差。 • 氯丁橡胶分子量和结晶性应进行适当控制。

12. 二、氯丁橡胶胶粘剂的主要成分及作用 2. 硫化剂 • 作用：促使橡胶（生胶）发生硫化反应（即交联反应），提高胶的耐热性，增加抗张强度。 • 最常用：氧化锌（3号）和氧化镁（轻质），两者必须并用。 • 用量：氧化镁为氯丁橡胶重量的4-8%，氧化锌为5-10%。

13. 二、氯丁橡胶胶粘剂的主要成分及作用 3. 防老剂 • 作用：防老化 • 常用：N-苯基--萘胺（防老剂甲或A），N-苯基--萘胺（防老剂丁或D） • 用量：为氯丁橡胶重的2% 4. 填料（补强性填料） • 作用：改善操作性能，降低成本和减少体积收缩率，提高胶的耐热性 • 常用：碳黑、白碳黑、重质碳酸钙等。 • 用量：为氯丁橡胶重的50-100%

14. 二、氯丁橡胶胶粘剂的主要成分及作用 5. 酚醛树脂 • 作用：增加胶的极性，提高胶接强度和耐热性 • 种类：烷基或萜烯改性的酚醛树脂 • 用量：以50%为宜 6. 溶剂 • 作用：使胶液具有合适工作粘度和固体含量 • 常用：甲苯、醋酸乙酯、正已烷等 • 用量：以配制成固体含量为20-35%的胶液为准

15. 三、氯丁橡胶胶粘剂的制备 • 混炼法 • 氯丁橡胶→塑炼(炼胶机)10~30min，温度≤40℃→加入各种配合剂混炼(加料次序:氯丁橡胶、促进剂、防老剂、氧化锌、氧化镁、和填料等)，温度≤60℃，混炼时间在保证各种配合剂充分混合均匀的条件下应尽量缩短→胶破碎成小块→溶解(改性时只需将氧化镁预反应树脂加入搅拌均匀)→溶剂型氯丁橡胶胶粘剂。

16. 三、氯丁橡胶胶粘剂的制备 • 浸泡法 • 氯丁橡胶+混合溶剂→密闭容器内浸泡2~3天→移至反应釜内加热至50℃左右→搅拌溶解→加入各种配合剂，搅拌均匀→溶剂型氯丁橡胶胶粘剂。 • 对比：胶接强度——混炼法优于浸泡法；贮存性能——混炼法优于浸泡法；工艺——混炼法比较麻烦，浸泡法简单。

17. 四、氯丁橡胶胶粘剂的应用 • 已广泛用于制鞋、汽车制造、飞机制造、建筑、造船、电子、木材加工及其他工业部门。 • 木材工业中，为提高人造板的使用价值，常将各种装饰材料如三聚氰胺浸渍纸贴在表面。一般采用常温、低压、快速的胶接工艺。 • 室内装修装饰用胶。

18. 6.3 丁腈橡胶胶粘剂 • 丁腈橡胶胶粘剂：是以丁腈橡胶作为基料加入其它各种助剂配制而成的胶粘剂，是橡胶型胶粘剂中的一个重要品种 ，应用不如氯丁橡胶胶粘剂广泛 。 • 丁腈橡胶：丁二烯和丙烯腈经乳液聚合而制得。

19. 一、性质 （1）具有优异的耐油、耐溶剂性能 （2）对极性材料（如木材）有较高的胶接强度 （3）与极性树脂（如酚醛树脂）有良好的相溶性，能制成橡胶-树脂结构型胶粘剂 （4）胶层具有良好的挠曲性和耐热性 （5）良好的贮存稳定性 （6）不产生损害被胶接物的气体 （7）粘性（尤其是初粘性）较差；成膜缓慢 （8）胶层弹性、耐臭氧性、耐低温性和电器绝缘性均较差 （9）胶接时需在压力下保持24h，应用受限

20. 二、主要成分及其作用 （一）丁腈橡胶 • 制备：是丁二烯和丙烯腈在30℃下进行乳液共聚所得的胶浆，用电解质(NaCl)凝聚后，经洗涤、干燥、包装成卷而制得。 • 选择 ＊在溶剂中溶解性好、溶液粘度适中而均匀、贮存时粘度变化小 胶接强度随丁腈橡胶分子量的增大而降低 丁腈橡胶在塑炼时应控制门尼粘度在70~80个门值 分子量 • 对胶接强度的影响：因被胶接材料而异，胶接金属时随含量的提高而增大，聚酰胺却相反； • 高丙烯腈含量：耐油性、胶层强度和胶接强度均较高；与酚醛树脂相溶性好，但胶的耐寒性和胶膜弹性有所下降。 丙烯腈含量

21. 二、主要成分及其作用 （二）树脂 • 目的：丁腈橡胶结晶性差，内聚力弱，加入与其相溶性好的树脂，能显著提高胶接强度和耐油性。 • 树脂种类（交联）：热固性酚醛树脂、环氧树脂、间苯二酚甲醛树脂 • 用量：30~100份(以丁腈橡胶为100份计) • 其它树脂：古马隆树脂、过氯乙烯树脂等（少量，提高初粘力）。 提高胶的胶接强度、耐热性和胶层强度 结构型胶粘剂

22. 二、主要成分及其作用 （三）硫化剂及硫化促进剂 • 目的：改善胶的耐热等性能，适应于常温胶接，使丁腈橡胶能在低温下快速硫化。 • 常用的硫化剂：硫磺、氧化锌、秋兰姆二硫化物及有机过氧化物(如过氧化二异丙苯)等 • 常用硫化促进剂：二硫化二苯并噻唑（DM）、硫醇基苯并噻唑（M） • 超速硫化促进剂：二甲基氨荒酸锌（PZ）、二乙基氨荒酸锌（EZ）、二丁基氨荒酸锌（BZ）等。 • 最常用的硫化体系：1.5~2.0份硫磺、1~1.5份促进剂DM和5份氧化锌并用。

23. 二、主要成分及其作用 （四）防老剂 • 目的：提高胶层的耐老化性 • 常用防老剂：没食子酸酯类（没食子酸丙酯、没食子酸乙酯等）；防老剂丁、防老剂HP（苯基--萘胺和N,N’-二苯基对苯二胺的混合物）、防老剂RD（丙酮和苯胺的反应物）等，但有污染性；非污染的防老剂，如防老剂DOD（4,4’-二羟基联苯） • 用量：0.5~5份。

24. 二、主要成分及其作用 （五）填料 • 目的：提高胶层的物理机械性能、耐热性和胶接强度，调节胶层的热膨胀系数 • 种类 • 黑色填料（提高胶接性能）：槽法炭黑40~60份、氧化铁50~100份； • 白色填料（提高胶接性能、胶的白度和贮存稳定性）：氧化锌25~50份、二氧化钛（钛白粉）5~25份。

25. 二、主要成分及其作用 （六）增塑剂和软化剂 • 目的：改善丁腈橡胶加工性能，提高胶接性能。 • 常用增塑剂：酯类（邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯和磷酸三甲苯酯等）→改善胶层弹性和耐寒性；用量≤30份。 • 常用软化剂：甘油松香树脂、醇酸树脂、煤焦油树脂等，用量≤10份。

26. 二、主要成分及其作用 （七）增粘剂 • 目的：提高胶的假粘度和稠度 • 常用增粘剂：聚羰基乙烯化合物（多溶于甲乙酮中使用）或硅酸盐等。 （八）溶剂 • 溶解能力最强：酮类化合物（如丙酮、甲乙酮、甲基异丁酮）、硝化链烷烃以及氯代烃（如氯苯、二氯乙烷、三氯乙烷等） • 溶解能力较差：醋酸酯类化合物（如醋酸乙酯、醋酸丁酯）。 • 稀释剂：芳香烃（膨胀作用） • 通常采用混合溶剂：调节溶剂的挥发速度和胶液的其它性能。

27. 三、制备 混炼法，制得浓度为15-35%的丁腈橡胶胶粘剂。 四、应用 • 广泛用于：汽车工业中耐油部件的胶接和海绵材料的胶接。 • 与酚醛树脂等：对多孔性材料（如软木、硬木板、皮等）、极性的聚合材料（如软质聚氯乙烯塑料、赛璐珞、聚酯等）、金属材料及硅酸盐材料（玻璃、陶瓷、水泥等）均有很好的胶接效果。 • 木材工业：主要用于把塑料、金属及其他材料胶贴到木材或人造板基材上进行二次加工。

28. 6.4 橡胶类压敏胶粘剂及压敏胶粘带 一、橡胶类压敏胶粘剂 • 橡胶类压敏胶粘剂常制成压敏胶粘带、压敏胶粘片及压敏标签等使用，由于使用方便，不需要加热，只要施加轻度指压，便能与被粘物牢固粘接，又因压敏胶胶膜具有持久性粘性，不需要时还可揭去，因此得到广泛的应用。

29. （一）主要组分 1. 橡胶：压敏胶的粘料 • 目的：给胶层以足够的内聚强度。 • 种类：常用天然橡胶、改性天然橡胶和合成橡胶（如丁苯橡胶、丁基橡胶、聚异丁烯、丁腈橡胶等）。为提高胶层的耐老化性，也常将合成橡胶与天然橡胶并用。

30. （一）主要组分 2. 增粘树脂 • 目的：用于提高对被胶接物的粘附力及胶对胶粘带基材的粘附力。 • 种类： • 天然树脂：松香及其衍生物、萜烯树脂、蒎烯树脂、古马隆树脂 • 合成树脂：酚醛树脂、醇酸树脂、石油树脂

31. （一）主要组分 3. 增塑剂 • 目的：提高胶层的耐寒性，增加胶的接触粘性，但会降低粘附力和内聚力。 • 种类：邻苯二甲酸酯、磷酸三甲酚酯、癸二酸酯或低分子量的聚异丁烯、聚异戊二烯、聚乙烯基醚等。 4. 填料 • 目的：提高胶层的内聚强度和粘附力，降低成本。 • 种类：氧化锌、二氧化钛、二氧化硅、氢氧化铝、碳酸钙、粘土、陶瓷粉等。

32. （一）主要组分 5. 粘度调整剂 • 目的：增加胶的接触粘性，调整胶的粘度，以满足使用要求，但会降低粘附力和内聚力。 • 种类：蓖麻油、大豆油、液体石蜡、氯化石蜡、甘油、机油等。 6. 硫化剂 • 目的：提高胶层的内聚强度、耐热、耐溶剂、耐老化性。 • 种类：硫黄、各种硫载体、氧化物、酚醛树脂等。 7. 溶剂 • 目的：调节粘度、改善操作性能。 • 种类：汽油、甲苯、二甲苯、醋酸乙酯、甲乙酮等有机溶剂。

33. （二）橡胶型压敏胶配方实例

34. 6.4 橡胶类压敏胶粘剂及压敏胶粘带 二、橡胶压敏胶粘带 • 胶粘带是胶粘剂的一种特殊形式，它是将胶粘剂涂于可挠性基材上，加工成带状后在卷供应。用压敏胶制得的胶粘带就称为压敏胶粘带，橡胶压敏胶是制造压敏胶粘带的重要胶种。

35. （一）压敏胶粘带的构成 按压敏胶粘带的形态一般可分为三种： 1. 单面压敏胶粘带：将压敏胶涂布在基材的单面，卷成一卷。如：玻璃胶纸带、橡皮膏等。 2.双面压敏胶粘带：将压敏胶涂布在基材的双面，成卷时中间衬一层隔离纸。使用时撕去隔离纸（双面防粘纸），将它放在被胶接材料之间，经轻轻一压便完成胶压。 3.可转移压敏胶粘带：把压敏胶涂布在防粘纸上，形成一层胶膜。当贴到需粘贴的材料上时，涂膜便转移到该材料上。

36. 1. 压敏胶粘剂：压敏胶粘带的最重要的部分。作用：使胶粘带具有对压力敏感的粘附特性。 2. 基材：支承压敏胶粘剂的基础。 3. 底层处理剂（底胶） • 作用：增加胶粘剂与基材之间的粘附强度，使胶粘带具有复用性。 • 种类：常用与基材有很好粘附力的大分子弹性体（如异氰酸酯部分硫化的氯苯丁橡胶、改性的氯化橡胶等）与少量增粘剂量配成的胶液。若压敏胶与基材的粘附强度已足够，可不用底胶。 （二）压敏胶粘带的组成

37. 4. 背面处理剂 • 作用：胶粘带卷成卷时起隔离作用，还能提高基材的物理机械性能。 • 种类：常用聚丙烯酸酯、聚氯乙烯、纤维素衍生物或有机硅化合物等材料为主体配制而成。若用塑料薄膜作基材时，可不用。 5. 隔离纸（防粘剂） • 作用：起隔离作用，防止胶自身粘连，使胶粘带能方便地揭开。 • 种类：常用半硬质聚氯乙烯薄膜、聚丙烯薄膜以及涂有背面处理剂的牛皮纸、绉纹纸等。 （二）压敏胶粘带的组成

38. （三）压敏胶粘带的粘附特性 • 压敏胶粘带的四个粘附要素

39. （三）压敏胶粘带的粘附特性 • 压敏胶粘带的四个粘附要素 1. 粘着力（T） • 指胶粘带快速接触被粘物后立即分离所显示的界面剥离力。一般可以手指接触胶粘带时的手感粘力来衡量。 2. 粘附力（A） • 指胶粘带粘贴到被粘物上后，与被粘表面间的剥离力。这是表征胶粘带粘附物性的主要性能。

40. （三）压敏胶粘带的粘附特性 • 压敏胶粘带的四个粘附要素 3. 内聚力（C） • 指胶粘带上胶粘剂层的内聚强度。 4. 粘基力（K） • 指胶粘带上胶粘剂与基材（或胶粘剂与底胶及底胶与基材）之间粘附力。 • 压敏胶粘带必须满足K>C>A>T的要求，才具有对压力敏感的粘附特性。

41. （四）压敏胶粘带的制造工艺 • 将压敏胶粘剂、底层处理剂和背面处理剂分别配制好后，采用一定的方式将它们涂布于基材上，经干燥除溶剂后，制成卷盘（若为双面胶粘带，则卷盘时将隔离纸与合胶基材同步卷盘），然后按尺寸要求切断，即得胶粘带。胶粘带上压敏胶的用量以胶层厚度为0.02~0.03mm为宜。

42. （五）压敏胶粘带的应用 • 压敏胶带现在大量用于包装、电气绝缘、医疗卫生以及粘贴标签等方面。 • 用来作一些物品或材料的保护膜、喷漆和电镀时非工作面的掩蔽以及作粘接固定等。 • 在木材工业中可用于胶合板芯板的胶拼，以实现芯板整张化工艺，提高生产效率。