胶黏剂的组成和配合原则

工程上连接各种金属和非金属材料的方法除焊接、铆接、螺栓连接之外，还有一种新型的连接工艺——胶接(又称粘接)。胶接是借助于一种物质在固体表面产生的黏合力将材料牢固地连接在一起的方法。能够将两种物件胶接起来，并使结合处具有足够强度的物质称为胶黏剂或胶。胶黏剂是以具有黏性的高分子物质为基料，加入某些添加剂组成。

胶黏技术一直为人们所利用，早期使用的胶黏剂采用动、植物胶液，由于黏合性能差，应用受到限制，现代胶接技术多采用合成胶黏剂。

1.胶黏剂的分类

胶黏剂的品种多，组成各异。按照来源可分为天然的和合成的两大类，工业上使用的主要是合成胶黏剂。按胶黏剂基料的化学成分可分为有机胶黏剂和无机胶黏剂两大类，其中每一大类又可细分为多种；按胶黏剂的主要用途分类，可分为非结构胶(承受负荷较低)、结构胶(承受负荷较高)、密封胶、导电胶、耐高温胶、水下胶、点焊胶、医用胶、应变片胶、压敏胶等；按照被胶接材料可分为金属胶黏剂和非金属胶黏剂(塑料胶黏剂和橡胶胶黏剂)。胶黏剂以流变性质来分，可分为热固性胶黏剂、热塑性胶黏剂和合成橡胶胶黏剂。

(1)热固性胶黏剂。热固性胶黏剂固化后呈网状型结构，有些还要加入固化剂。此类胶黏剂的优点是耐热、耐水、耐介质侵蚀、胶接强度高；缺点是抗冲击强度、抗剥离强度和起始黏结性较差，如环氧、酚醛胶黏剂。

(2)热塑性胶黏剂。热塑性胶黏剂的优点是抗冲击强度、抗剥离强度较高，起始黏结性好；缺点是热硬性不高，如聚醋酸乙烯酯、过氯乙烯等胶黏剂。

(3)合成橡胶胶黏剂。合成橡胶胶黏剂的优点是起始黏性高，富有柔韧性，能黏结多种材料；缺点是热硬性和耐低温性差，如氯丁橡胶胶黏剂。

2.胶黏剂的组成

早期使用的胶黏剂属天然胶黏剂，如糨糊、虫胶、骨胶、树汁等动植物胶。现代胶接技术，多采用人工合成胶黏剂。合成胶黏剂是一种多组分的具有优良黏合性能的物质。它的组分包括基料、固化剂、增塑剂、增韧剂、填料、稀释剂等。

(1)基料。基料是胶黏剂的主要组分。它对胶黏剂的性能(如胶接强度、耐热性、韧性、耐老化等)起着重要作用。常用的基料有酚醛树脂、环氧树脂、聚酯树脂、聚酰胺树脂及氯丁橡胶等。

(2)固化剂。固化剂的作用和热固性塑料中的固化剂完全一样，是使胶黏剂固化，其种类和用量直接影响胶黏剂的使用性质和工艺性能。

(3)增塑剂和增韧剂。增塑剂和增韧剂能改善胶黏剂的塑性和韧性，提高胶接接头抗剥离、抗冲击能力及耐寒性等。常用的增塑剂和增韧剂有热塑性树脂、合成橡胶及高沸点的低分子有机液体等。

(4)填料。填料的加入能提高胶接接头强度和表面硬度，提高耐热性，还可降低热膨胀系数和收缩率，增大黏度和降低成本。通常使用的填料有金属粉末、石棉和玻璃纤维等。

(5)稀释剂。稀释剂能降低胶黏剂的黏度，增加胶黏剂对被黏物表面的浸润力，并有利于施工。凡能与胶黏剂混溶的溶剂均可作稀释剂。

此外，还可以加入固化促进剂、防老剂和稳定剂等。对于某一种具体的胶黏剂，其组成应根据使用要求采取相应的配合。而且必须注意，使用不同的胶黏剂时，形成胶接接头的条件也不同。接头可以在一定温度和时间的条件下，经固化形成；也可以在加热接合处后，经冷凝后形成接头；还可以先溶入易挥发溶剂中，胶接后溶剂挥发后形成接头。(www.xing528.com)

3.胶接条件和工艺过程

利用胶黏剂把彼此分离的物件胶接在一起，形成牢固接头的必要条件是:胶黏剂必须能够很好地浸润被胶结物的表面；在固化硬结后，胶层应有足够的内聚力，而且胶黏剂与被胶接物件之间有足够的黏附力。

脱脂处理是指采用有机溶剂或热蒸汽对物件进行脱脂，该工艺过程一般适应于金属物件，主要目的是清除金属物件表面的油脂、机械加工杂质等。机械处理是用砂纸打磨或喷丸等清除物件表面污物、锈皮等，增加物件胶接面面积。经机械处理好的物件表面还要用溶剂清洗。机械处理的缺点是表面比较粗糙，容易被溶剂、水和腐蚀性介质所侵蚀。化学处理的优点是经济、有效，而且适应面广，特别是对结构复杂、公差要求高的金属物件更适合。但是，对于不同的金属需要配置不同的化学处理溶液，并按操作工艺规程进行处理。

涂胶可用刷子、刮板、滚轴或涂胶机进行，但要注意控制胶层厚度，过厚会降低胶接强度。物件涂胶后，要在一定温度下晾置一段时间，使胶中的溶剂挥发，以免溶剂残留在胶缝内在固化过程中产生气泡。物件晾好后即可进行胶合装配、加热、加压固化(根据胶黏剂类型而定)。

在固化和卸压完毕后，胶接件一般需要自然放置一段时间，特别是形状复杂和容易变形的胶接件更需要如此，以消除胶接过程中产生的内应力。

4.胶黏剂在机械工程上的应用

(1)在机械设备修理方面的应用。胶黏剂用来修补各种铸件表面的气孔、缩孔、砂眼等缺陷，修复机床导轨的磨损、拉毛等缺陷。具体操作过程是:清洗待修复表面，涂上瞬干胶，撒上铁粉，反复进行，直到填满为止，然后在室温中固化，再用刮刀刮平；在汽车和拖拉机修理中，用来粘接和修复配合零件。例如，用环氧胶修复蓄电池壳、粘接拖拉机上制动阀弹簧套筒与连杆、修复模具等。

(2)改进机械安装工艺。有些配合零件采用胶黏剂进行胶接，可以降低加工精度要求，简化操作规程，节省工时，如模具上的导柱和导套的连接，原设计要求轴和孔采用压配合安装，现改为采用胶黏剂进行胶接安装。

5.胶接的特点

胶接和螺栓连接、焊接、铆接相比，具有如下特点:

(1)胶接处应力分布均匀。采用螺栓、焊接、铆接等方式连接时，容易产生应力集中现象，连接件容易发生疲劳破坏；利用胶黏剂胶接则应力能够比较均匀地分布在整个胶接面上，从而提高构件的疲劳寿命。

(2)可以连接各种材料。胶接不仅在金属之间，而且在金属和非金属之间以及非金属之间都能获得良好的连接。连接时它不受被胶接材料性质、形状的限制，这是其他连接方式难以胜任的。例如，玻璃和陶瓷等脆性材料的连接，既不能焊接，又不便于铆接和螺栓连接，只有胶接最为简便牢固。

(3)接头平整光滑、重量轻。胶接的接头比焊接和铆接的接头平整光滑。它不仅外表美观、变形小，而且还可大大减轻结构重量。据统计，用胶接代替铆接，可减轻飞机制件质量的25%～30%。此外，胶接接头一般都具有良好的密封性能。

目前，胶接技术尚存在一些缺点，主要是以高分子物质为基础的胶黏剂耐高温性能较差，大多数有机胶的使用温度限制在80℃以下，只有少数品种可在200℃～300℃范围内使用。另外，尚无完善的检查胶接质量的手段，因而判断胶接件的可靠性尚缺乏有效依据。