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水基胶粘剂的分类

由能分散或能溶解于水中的成膜材料制成的胶粘剂就是水基胶粘剂,也常常称为水性胶粘剂。其中,成膜材料一般都是有机聚合物。动物胶、淀粉、糊精、血清蛋白、白蛋白、甲基纤维素及聚乙烯醇都属于此类胶粘剂,还有一些酚醛与脲醛树脂的可溶性中间体亦属于此类。有些胶粘剂成膜材料能借助碱液溶解或分散在水中,此类的例子有酪蛋白、松香、虫胶、含有羧基的乙酸乙烯酯或丙烯酸酯的共聚物(如含巴豆酸、甲基丙烯酸或马来酸酐者),以及羧甲基纤维素等。

   有许多水基胶粘剂都是从胶乳制得的。起初胶乳指来自橡胶树的天然橡胶分散液。现在该术语也用来指通过乳液聚合制得的合成树脂和合成橡胶乳液。这样的胶乳例子包括由丁二烯.苯乙烯、丁二烯-丙烯腈、氯丁二烯等乳液聚合的合成橡胶;还有由乙酸乙烯酯、(甲基)丙烯酸(酯)、氯乙烯、偏二氯乙烯和苯乙烯等乳液聚合的合成树脂。

   通过将固体橡胶或树脂乳化或分散也可制得水性分散液。再生胶、丁基胶、松香、松香衍生物、沥青、煤焦油,以及从煤焦油和石油衍生的合成树脂的分散液可通过此法制得。20世纪70年代,以固体橡胶为基料和多种添加剂配制而成的水基胶即已面世,其中还可添加合成烃类树脂或松香皂衍生物来增大强度特性。

   这些水分散型水基胶粘剂使用水作为其流动载体,其胶粘剂粒子分散在水中,从而降低胶体粘度,使其能以不同厚度用于各种被粘物。在胶粘剂固化期间,流动载体的挥发一般发生于大烘箱中,但挥发与固化也能发生在温和、无加热的开放条件下。

   需要指出的是,现有水基胶粘剂并非都是l00%无溶剂的,可能含有有限的挥发性有机化合物作为其水性介质的助剂,以便控制粘度或流动性等。

   综上所述,水基胶粘剂可作如下分类。

(1)水溶液型水基胶粘剂 包括如下种类。

①天然或改性天然高分子的水溶液 如有些淀粉或糊精、纤维素及蛋白质类胶粘剂。

②合成聚合物的水溶液如聚乙烯醇(PVA)等。

(2)水分散型或乳液型水基胶粘剂 包括如下种类。合成树脂胶乳,如聚乙酸乙烯酯(PVAC)、聚丙烯酸酯类等.合成橡胶胶乳,如丁苯、丁腈、氯丁橡胶胶乳等。

(3)固体橡胶或树脂经乳化或分散所制得的水性分散液如水基再生胶或丁基胶等。

(4)其他如水基聚氨酯,既可在非连锁聚合的合成期间乳化或分散制得,也可用已制成的离子型聚氨酯固体再乳化或分散制得。

   此外还有水性无机粘接剂,主要是硅酸盐或水玻璃类粘接剂。但严格说来,它们不属于胶粘剂(Adhesives)范畴。

   其中,水分散型水基胶粘剂种类繁多,性能各异,用途广泛,配方与制备技术亦较复杂,代表着胶粘剂无溶剂水基化的发展主流。按照其中高分子的亲水性和水分散性又可分为自乳化型与外加乳化剂(表面活性剂)乳化分散型水基胶粘剂,还可按乳化剂类型分为阳离子型、阴离子型和非离子型等。而由水溶性聚合物制得的水溶液型水基胶粘剂因耐水性一般较差,用途与发展潜力有限。

   值得注意的是,胶粘剂可按化学组成、功用、物理形式、固化方式等不同方式分类和描述(表1)。按固化方式可分为溶剂基、水基、热熔、压敏、反应型、厌氧及紫外固化胶等。大多数胶粘剂在不同类别中互有重叠,有些合成聚合物既可配制成溶剂基胶粘剂,也可配制成水基胶粘剂,故难以指定某特定高分子为溶剂基或水基胶粘剂。另外,有些水基胶可以制成固体形式售出,使用时再加水溶解或分散。水基丙烯酸系压敏胶也在大量生产。用于水基和溶剂基胶粘剂的主要聚合物列于表2中。

表1胶粘剂的分类方法

分类方法

特   征 

例   子

热固性

 

在升温下不可逆固化,升温与加压后不能流动

氰基丙烯酸酯、脲醛、环氧、丙烯酸

热塑性

在升温下软化与流动

乙酸纤维素、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇

弹性体

有极好柔韧性与剥离强度的高弹性物

合成与天然橡胶、聚丁二烯

合金胶

两种不同树脂的混合物

环氧.酚醛、丁腈.酚醛

结构胶

用于工业装配中,帮助维持产品的结构整体性

聚氨酯、环氧、酚醛、聚酰亚胺、丙烯酸酯类

非结构胶

使轻质材料结合在一起

动物与植物产品胶

液体胶

低粘度

聚乙酸乙烯酯

糊状胶

高粘度

淀粉

胶带胶

膜状

 

粉末胶

粉、粒状

丙烯酸酯、苯乙烯系嵌段共聚物

表2用于水基和溶剂基胶粘剂的主要聚合物

水基型

淀粉与糊精

树胶

动物胶

白蛋白

硅酸钠

酪蛋白

羧甲基纤维素钠

木质素

聚乙烯醇

 

溶剂基型

硝化纤维素

乙酸丁酸纤维索酯

再循环橡胶

聚异丁烯

水基或溶剂基剂

聚乙酸乙烯及共聚物

聚丙烯酸酯与聚甲基丙烯酸酯

聚氨酯

聚氯乙烯及共聚物

聚乙烯基醚

聚偏二氯乙烯及共聚物

聚酰胺

脲醛与酚醛

松香酯

天然橡胶

丁苯橡胶

丁基橡胶

氯丁橡胶

丁腈橡胶

再生橡胶

   值得指出的是,生命体内的胶粘剂与人类最早应用的胶粘剂(如骨胶、蛋清、浆糊等)都不是溶剂基胶粘剂,而主要是水基胶粘剂。“大自然是最高明的老师”,它似乎早已昭示了胶粘剂的正确发展方向之一——水基胶粘剂。深入研究这些天然或生物胶粘剂,人类在无溶剂型胶粘剂的发展中会少走许多弯路,并将取得更快更大的进步。在人类正迈向“智能材料时代之际,仿生、机敏或智能型胶粘剂的研制与开发将离不开水基胶粘剂的大发展。


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