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环氧树脂胶黏剂

刘老师*，张老师，王老师

(南京大学科技园飞秒检测中心，南京，210032，feimiaojc@126.com) 摘要：本文综述了环氧树脂胶黏剂的组成和特点，对环氧树脂胶黏剂不同方法分类，分析了胶黏剂的胶黏剂粘接原理，并对环氧树脂胶黏剂的应用进行了阐述。 关键词：环氧树脂胶黏剂；粘接原理；应用；分类 引言

早在几千年之前，人类就开始使用胶黏剂，很多出土的文物都有被胶黏剂粘过的痕迹，但是那时使用的尽是些天然的胶黏剂，如骨头制成的动物胶。但是天然胶黏剂有很多的缺陷，所以从19世纪开始，人们展开了对天然胶黏剂改性加以研究。伴随着高分子化学的迅速发展，合成的高分子材料被大量的制造出来，各种胶黏剂不断地出现。1933年，德国的施拉克公司成功的将双酚A环氧树脂和双酚A分离

自从1690年荷兰首先建造的第一个动物胶生产工厂，从那时起胶黏剂的大规模化生产已经走过了300多年的岁月。从1958年我国开始了合成环氧树脂胶黏剂生产，改革开放以后得到了迅速的推广，胶黏剂生产发展尤其迅速，产量大增。近五年平均产量增长达到11.6%。不管是胶黏剂的种类、性能和应用，还是粘黏技术不断的进步、创新和推广，都有着飞速的发展。

环氧树脂胶黏剂因为它性能比较全面，应用比较广泛，所以被称为“万能胶”，在合成胶黏剂中占有非常重要的作用，是胶黏剂中的佼佼者，拥有很多优良的特性，如粘黏强度高，耐化学介质，配制方法简单，使用温度范围广，耐老化性能好，毒害量少，环境污染少等。环氧树脂胶黏剂对很多不同属性的种材料都具有非常好的粘黏效果。除此之外，环氧树脂胶黏剂还有密封、绝缘、耐磨、加固等功能，堪称性能最高，功能最丰富的胶黏剂。可以说在现代工业和日常生活中都能发现环氧树脂胶黏剂的痕迹。 一、环氧树脂胶黏剂的组成

凡含有环氧基团的高分子化学物统称为环氧树脂。以环氧树脂为基料的胶黏剂称之为环氧树脂胶黏剂，俗名“万能胶”。

环氧树脂胶粘剂由环氧树脂、固化剂、增塑剂、促进剂、稀释剂、填充剂、

偶联剂、阻燃剂、稳定剂等组成。其中环氧树脂、固化剂、增韧剂是不可缺少的组分，其他则根据需要决定加否。

1、环氧树脂（A组分）

环氧树脂是指一个分子结构当中至少包含两个或两个以上的环氧基[9]。在一般的室温或者普通的加热情况下都不会固化，所以不能直接单独使用。加入固化剂后，使其交联形成网状体型结构[10]，才能使其各种优异性能显示出来。环氧树脂的种类很多，其中最主要的是双酚A型环氧树脂，占目前所用的环氧树脂85%以上，加入固化剂后，其对玻璃和金属有良好的粘黏性能。常用的双酚A型环氧树脂主要包括E-51、E-44、E-55等。

双酚A环氧树脂被广泛的应用，是因为它有很多其他胶黏剂所不能相比的优点：

（1）对极性溶剂、增塑剂、固化剂有良好的溶解性和相容性。因此它在粘黏技术中被广泛的应用。

（2）有良好的贮存稳定性和工艺性。因此双酚A环氧树脂有较好的开环活性。

（3）没有毒害作用，既不污染环境，也不伤害身体。

（4）制备材料丰富，价格低廉。双酚A环氧树脂可以通过C7H4和C6H6O在H2SO4

的酸化下制取，再与环氧氯丙烷便可合成。 2、固化剂（B组分）

固化剂能将通过化学反应，使环氧树脂发生不可逆反应。一般情况下环氧树脂为热塑型线性结构。在室温或者高温的情况下都不会凝固，所以不能单独使用，当加入固化剂后，使其线性结构变成了网状的结构，才会具有黏性，其各种良好的性能也会显示出来。因此，固化剂是不可或缺的重要组份之一。环氧树脂只有在固化剂的加入后才能固化，其才真正具有使用功能。因为固化剂种类各种各样，性质大大不同，所以一般按固化剂的化学结构和反应性质分类。一般常用的固化剂有C10H22N2，C8H12N2等。

胺类的固化剂因为其反应的活性高，室温下才能快速固化，加热时固化反应的速度会变快，从而被广泛的使用。但其固化后耐久性不好，耐热性较低，脆性

较大，从而需要对配制出的胶黏剂进行适当的改性。

3、促进剂

只有少数的环氧树脂固化剂可以在室温进行，而一般的固化剂都需要在中等温度或者高温下才能完全固化。所以就需要适当的加入促进剂，促进剂的种类繁多，有叔胺及其盐类、脂肪胺、酚类、过氧化物等。一般常用的有水杨酸、苄基二甲胺等。

促进剂主要是在环氧树脂胶黏剂中主要起到催化剂的作用，降低固化剂反应时的活化能，很好的改良了固化物的物理学上的一些性能。

4、增韧剂

未改性的环氧树脂胶黏剂在固化后的伸长会下降，固化物的脆性会增大，在承受一定外部挤压力时会产生裂纹，并扩展至开裂，所以需要加入一定量的增韧剂。增韧剂种类向来很多，所分类别也各种各样，大致可以归类为TPR类和TPE类。一般增韧剂有低分子聚酰胺、丁腈橡胶、聚砜等。

增韧剂含有活性基团，增韧剂与固化后胶黏剂不完全相容，从而使固化物的韧性大大的增加，抗摔性能也在一定程度上到改善。

5、稀释剂

为了提高环氧树脂胶黏剂的流动性，使黏度有所下降，使胶黏剂的使用期有所延长，所以在胶黏剂加入一定量的稀释剂。常用的有丙酮，乙醇等。

6、填充剂

填充剂是一种固体的添加剂，可以改善胶黏剂的物理性能和工艺性能，使胶黏剂性能更具有针对性，降低成本。常用的有铝粉，滑石粉等。 二、环氧树脂胶黏剂的粘结机理

环氧胶黏剂作为一种重要的结构胶黏剂，只有实现牢固耐久的粘黏，才是终极目标。为达此愿望，应当知晓环氧胶为什么能粘，如何粘接才会事半功倍。这就需要了解粘接的基本原，大致有如下三种理论：

（1）机械理论

这是对粘接解释最早的理论，认为环氧胶黏剂渗入到被粘表面的凹坑和空穴内，固化后产生嵌合、咬合、钩合、楔合、锚固、互锁等作用，使环氧胶黏剂与被粘物连接在一起。简而言之，机械理论只将粘接看成是纯粹的机械嵌定互锁过