强力胶水：古生物学家、汽车和电子制造商、医生的神器

发明人：哈利·库弗（Harry Coover）博士和弗雷德·乔伊纳（Fred Joyner）博士，两位于1958年发明了强力胶。

胶水是一种凝胶状粘结剂，用在不同材料之间形成表面附着。目前，胶水有五种基本类型。

大约在1750年，英国为一种由鱼制成的黏合剂颁发了第一个胶水专利。但是人类从公元前4000年就开始寻找能把东西黏合在一起的物质。成吉思汗的士兵们举着用柠檬木和牛角制成的弓，牛角上粘着一种配方已经过时的黏合剂。

古生物学家使用强力胶作为修复化石骨骼的黏合剂，也可以将脆性骨骼浸泡在强力胶中来对其进行加固。

1．溶剂型胶水有一个与化学溶剂混合的胶基，使这种胶水可以涂敷；当溶剂蒸发时，胶水变干。大多数溶剂是易燃物，而且挥发得很快。甲苯是由化石燃料提炼出来的液态烃，是最常用的溶剂。这一类包括作为液体焊料和所谓的接触粘固剂销售的胶水。

2．水基胶使用水作为溶剂，而不是用化学合成的有机溶剂。它们的固化速度比化学溶剂胶要慢，但不是易燃物，比较安全。这类胶水包括白胶和粉末状酪蛋白胶，粉末状酪蛋白胶由牛奶蛋白制成，它是安全的，可以在家里或商店里加水混合使用。

3．环氧树脂和间苯二酚的双组分胶水，是一种可以由有机树脂制成的结晶苯酚。一部分含有实际的胶水，另一部分是催化剂或硬化剂。双组分胶水对金属的处理非常有用。汽车凹痕填充剂是一种双组分胶水，但其必须正确混合才能发挥作用。

4．动物皮胶可用于木工和贴面工作。这种胶水由兽皮、骨头和动物的其他部分制成，既可以成品出售，也可以作为粉末或薄片出售，可以与水混合、加热和热涂。

5．氰基丙烯酸酯胶，通常被称为“CA胶”或“强力胶”，是最新和最强的现代胶。它们是由合成聚合物制成的。聚合物是由更小、更简单的分子（单体）组成的复杂分子，它们相互连接形成链或化学链。一旦聚合反应开始，就很难停止：形成聚合链的自然合成反应非常强烈，由此生成的分子键非常牢固，因此使用它们做的胶具有非常强的黏合力。

在家里和办公室，CA胶对零零碎碎的修补工作很有用，比如修补破损的陶器、修补接缝，甚至可以把裂开的指甲粘在一起。CA胶在建筑、医学和牙科领域也变得非常重要。本篇文章将重点介绍氰基丙烯酸酯胶，即所谓的强力胶。

1951年，柯达实验室发现了氰基丙烯酸酯胶，当时两位化学家——哈里·库弗（Harry Coover）博士和弗雷德·乔伊纳（Fred Joyner）博士正试图寻找一种更坚硬的用于喷气式飞机的丙烯酸酯聚合物。乔伊纳在折射计的两个棱镜之间涂上一层氰基丙烯酸乙酯薄膜，以测量光线通过棱镜时的折射程度。当他做完实验时，他不能把棱镜拉开。起先这些化学家以为毁掉了一件价值700美元的实验仪器，感到很郁闷。但很快意识到，他们可能取得了一个重大的意外的收获，那就是偶然发现了一种功能强大的新型黏合剂。

氰基丙烯酸酯胶水通常被称为“强力胶水”，也被称为“CA胶水”，CA胶水是最新和最强大的现代胶水。

从实验室事故转变为有用的、适销的产品并不容易；柯达实验室直到1958年才开始销售第一个氰基丙烯酸酯胶水——伊士曼910。如今柯达公司已不再生产CA胶水，但仍有几家公司生产各种形式的CA胶水。为应对特殊行业的新需求，一些大型制造商设置研究实验室，期望开发出更好的CA新胶水。

聚合物作为胶水的作用机理相当复杂，还没能完全解释清楚。大多数其他类型的胶水都是基于“钩眼”原理，这种胶水会形成微小的钩眼，它们互相抓住，就像一种分子尼龙搭扣。用这种方式工作的胶水，涂得越厚，黏合效果就越好。

尴尬往事

医学杂志上满是介绍强力胶令人痛苦的故事。有个可怜的爸爸，在他睡觉的时候，三岁的儿子跟他嬉闹玩耍，开玩笑地用胶喷他，很不幸，喷到他耳朵里的胶水凝固了，通过手术才取出来。

然而，氰基丙烯酸酯胶黏剂的黏结方式不同。

目前的理论将氰基丙烯酸酯聚合物的黏合性能与将所有原子结合在一起的电磁力进行了比较。虽然一种物质的大质量电子可以排斥任何其他物质，但是把两种不同物质的小原子紧密地放在一起就可以相互吸引。用几种物质进行的实验表明，如果把两种相同的材料（如黄金）靠得足够近，他们就可以在不添加任何黏合剂的情况下粘在一起这种现象解释了为什么一层薄薄的CA胶比一层厚的效果更好。一种更薄的胶水可以被挤压得离它所黏结的材料如此之近，从而造成紧密排列的小原子之间的相互吸引。而较厚的薄膜涂层会使它和所黏合的材料之间产生足够大的空间，这样分子之间就会互相排斥，而胶水也不会将它们牢固地粘在一起。

强力胶的原料清单读起来像是化学术语的词汇表。氰基丙烯酸酯聚合物包括以下化学品：氰基丙烯酸乙酯、甲醛、氮气或其他一些非活性气体、自由基抑制剂和碱清除剂。

汽车制造商和电子公司正在使用强力胶来黏合使用金属螺栓和铆钉可能会撕裂的塑料部件。

氰基丙烯酸乙酯含有乙基、烃自由基（自由基是一个原子或一组原子，因为它含有一个未配对的电子，所以更容易与其他原子发生反应）、氰化物和醋酸酯，醋酸酯是一种将乙酸与乙醇混合并除去水分的酯。

甲醛是一种无色气体，常用于生产合成树脂。

氮是地球大气中最丰富的气体，占空气的78％，存在于所有的生物组织中。由于它与其他物质不发生反应，所以通常用来缓冲那些在加入高活性元素时，可能会发生的强烈反应场合。

自由基抑制剂和碱清除剂的作用是清除那些会破坏产品的物质。(www.xing528.com)

CA胶是在加热釜中生产的，它可以储存在从几加仑到几千加仑的任何容器里，其容量取决于制造规模。

医生在手术中使用强力胶来止血和封闭伤口。

1．第一种原料是氰基丙烯酸酯。将这种原料加入带旋转搅拌浆的玻璃内衬釜中，与甲醛混合（见图1）。两种化学物质的混合引发聚合反应，并产生水，水在加热釜内加热蒸发。当水蒸发时，釜里剩下的是CA聚合物。

图1　氰基丙烯酸乙酯放入带旋转叶片的玻璃内衬釜中，与甲醛混合；混合后发生聚合反应，并产生水；当釜加热时，水就会蒸发。水蒸发后，釜里剩下的是CA聚合物。接下来，再次给釜加热，导致聚合物断链，并产生分离出的活性单体。当涂完胶水后，这些单体会重新组合成化合键。

2．由于CA聚合物与任何水分接触就会开始固化或变硬，因此蒸发水后留下的釜内空间需充满非活性气体，如氮气。

3．接下来，将釜加热到大约150℃。加热混合物会打开单体分子之间的链接。这种断链会产生活性单体，当成品胶涂在稍微潮湿的表面上时，这些单体会重新形成新的化学键。

4．由于单体比聚合物轻，它们向上蒸发，并通过管道从釜中输送到第二个收集器中（见图2）。在从一个容器到另一个容器的过程中，单体通过敷设一系列冷却盘管的管道移动，冷却后的单体成为液体。对于高质量的产品，可以进行第二次蒸馏，有些制造商甚至可能进行第三次蒸馏单体。

5．第二个收集器（容纳液体单体的容器）内的化合物实际上是CA胶，但它们仍然需要防止固化。加入各种称为自由基抑制剂和碱清除剂的化学物质，以消除杂质，否则会使混合物变硬。因为用于去除杂质和化学物质的自由基抑制剂和碱清除剂的用量很小（测量不超过百万分之几），所以不需要从CA混合物中去除它们。如果这些杂质粒子是可见的，哪怕是在几百倍的放大倍数下可见，它也会对产品产生严重污染，这批产品就会遭到破坏。

6．此时，CA胶水可以添加制造商选择的任何添加剂（见图2）。这些添加剂可以控制CA的黏度（事实上，至少有三种不同的黏稠度的产品出售），或者早期的CA胶水不能黏合的材料类型，它们也可以黏合了。当要在不完全贴合的表面上进行黏合时，需要更稠的黏度；黏稠度较高，胶水在凝固前就能把空隙填满。没有其他添加剂的CA胶只能用于无孔表面。在CA胶中加入添加剂或进行表面处理后，CA胶会很好地发挥作用。CA胶技术的进步使制造商能够满足客户对CA胶的多种需求，这种CA胶几乎可以黏合任何一对表面，是名副其实的万能胶。

图2　分离的单体通过管道输送到第二个釜中。在从一个容器到另一个容器的过程中，液态单体沿着敷设一系列的冷却盘管的管道流动。第二个收集器（容纳液体单体的容器）内的化合物实际上是CA胶，但它们仍然需要防止固化。加入各种称为自由基抑制剂和碱清除剂的化学物质，以消除杂质，否则会使混合物变硬。在添加任何必要的添加剂后，胶水将按照制造商的说明进行包装。

强力胶几乎可以瞬间黏合，要做到完全黏合可能要8～24小时以后。建议使用者涂胶后，按照说明书要求的等待时间过去以后，你才可以对黏合体施加重力或压力。

7．现在可以使用传统的无湿度技术将CA胶添加到管子中。管子被填满后，装上盖子并压紧，并且将管子的底部压紧封闭。虽然大多数金属管会与CA发生反应，但是可以使用铝管，包装管通常由塑料材料制成，如聚乙烯。一旦CA暴露在潮湿或碱性环境中，无论是在空气中还是在被黏合的表面上，单体将重新聚合并硬化，在这两种物质之间形成一种非常牢固的键。反应是完全彻底的：所有加在物质上的CA都会发生聚合。

如果要使生产的产品可以正常使用，就必须进行仔细的质量控制。由于单体聚合是一种普遍的反应（涂在表面的胶水会反应彻底，所以当反应结束时，所有的胶水都聚合了），生产过程中任何一个环节的缺陷都会造成成千上万加仑的原料损失。

对进入工厂的化学品和供应品的质量要给予极大的重视。理想情况下，所有供应商要按照批准的质量控制程序进行质量控制，以确保向工厂交付高质量的产品。

虽然生产过程是自动化的，但在工厂的所有操作阶段都要仔细监控。搅拌的持续时间，每一阶段的混合量，以及温度都需要操作人员观察。如果必要的话，他们随时准备调整机器。

成品在装运发货前也要经过测试。最重要的是抗剪强度，这是一种破坏胶水保持力所需的力。抗剪强度测量的力通常达到每平方英寸几千磅。

许多投诉是针对第一批强力胶提出的。顾客们感到困惑和失望，因为他们发现强力胶有时很管用，有时效果却很差。

使用强力胶成功的秘诀是适度。薄膜越薄，粘得越牢。还要注意黏度的级别（最低厚度、薄的、中等厚度、厚的），并与其用途相匹配。对于多孔表面（木材、皮革、陶器），使用更厚稠的强力胶水，这样它就不会直接渗透到细孔中消失了。

强力胶的固化时间从2秒到2分钟不等，但在进行高强度应力测试前，要给胶水固化足够的时间，使其真正凝固。

请记住，强力胶可以非常容易地将皮肤与任何东西黏合在一起，所以手指要保持干燥，指甲油清除剂要随身携带。

粘住手指

如果你用强力胶把手指粘在了一起（或粘在其他东西上），那你就真的有麻烦了。因为它很难洗掉，你需要一个脱粘剂（如果你不能把你的手分开，你可能需要一个朋友的帮助）。脱粘剂溶解强力胶，大多数胶水制造商出售此品，以帮助客户摆脱被粘上的尴尬。必要时，指甲油去除剂（丙酮）也能起到同样的效果，给它20秒的时间，束缚的手指就可以重获自由。