胶粘剂的选用原则：优化方案

胶粘剂品种繁多、性能各异。如何根据被粘材料的性质、接头的用途及环境应力和体系固化时许可的工艺条件正确选用胶粘剂，是非常重要的。它往往也是粘接成败的关键因素之一。

1.按被粘材料的性质选用胶粘剂

不同的材料需选择不同的胶粘剂和不同的粘接工艺条件进行粘接。下面简要介绍各类材料粘接时所使用的胶粘剂。

（1）金属材料 金属材料是高强度材料。在粘接金属时，应考虑载荷、工作环境等条件来选择适当的胶粘剂。对于铁和铝，大多数混合型胶粘剂都能适用；铜、锌、镁、钛则次之，而对于银、铂、金，适用的胶粘剂很少。粘接金属的胶粘剂主要有改性环氧胶、丙烯酸酯胶、改性酚醛胶及聚氨酯胶等。杂环化合物胶种及聚苯硫醚（PPS）也是较好的金属胶粘剂。由于金属是致密材料，不能吸收水分和溶剂，所以一般不宜采用溶剂型或乳液型胶粘剂。粘接金属时，表面处理至关重要。表1-2列出了金属与非金属粘接用胶粘剂。

表1-2 金属与非金属粘接用胶粘剂

（2）塑料、橡胶 塑料用胶粘剂见表1-3。

表1-3 塑料用胶粘剂

橡胶与橡胶粘接可用橡胶胶泥、氯丁胶粘剂等。橡胶与其他非金属的粘接，一般可视另一材料的情况来选择胶粘剂。橡胶—皮革可用氯丁胶、聚氨酯胶。橡胶—塑料、橡胶—玻璃及橡胶—陶瓷可用硅橡胶胶粘剂。橡胶—玻璃钢、橡胶—酚醛塑料可用氰基丙烯酸酯、聚丙烯酸酯等胶粘剂。橡胶—混凝土、橡胶—石材可用氯丁胶、环氧胶、氰基丙烯酸酯胶等。橡胶—金属的粘接一般可选用改性的橡胶胶粘剂，如氯丁—酚醛胶、氰基丙烯酸酯胶等。

（3）玻璃 用于粘接玻璃的胶粘剂，除考虑强度外，还要考虑透明性以及与玻璃热膨胀系数的匹配。常用的有环氧树脂胶、聚醋酸乙烯酯胶、聚乙烯醇缩丁醛、氰基丙烯酸酯胶、有机硅胶、天然的加拿大香脂等。

（4）混凝土 粘接混凝土一般均采用环氧树脂胶粘剂，对载荷不大的非结构件也可用聚氨酯胶。混凝土与其他材料粘接时常用的胶粘剂见表1-4。

表1-4 混凝土与其他材料粘接时常用的胶粘剂(www.xing528.com)

2.按接头的应用功能要求选胶粘剂

粘接接头的功能要求是多方面的，一般包括力学强度、耐热、抗油、防水、导电等特性，以及耐环境应力的功能要求。选用的胶粘剂也必须具有相应的功能。以下按典型功能要求介绍有关的胶粘剂。

（1）力学强度 这类胶粘剂应具有良好的力学强度，其中包括拉伸强度、剪切强度及剥离强度等。常用的胶粘剂为环氧树脂胶粘剂，但它的剥离强度较差。如选用环氧—丁腈胶和酚醛—丁腈胶，则可获得满意的效果。在机床导轨磨损的修复中，需要耐磨性胶粘剂，可采用AR-5耐磨胶，其硬度达11.8HB，它是由环氧树脂和无机填料组成的。对塑料地毯和饮料瓶标签用胶粘剂，则要求较高的剪切强度和较低的剥离强度。

（2）耐热性能 一般高分子胶粘剂的长期使用温度都在200℃以下。但在某些特殊的用途中，却要求长期使用温度在200℃以上。例如微电子元件中的胶粘剂，要在惰性气氛中与400℃的基材粘接；超音速飞机所用结构胶，要求在230℃下使用几万小时；导弹上使用的胶粘剂，要求在540℃下保持力学性能1min以上。这些都属于特殊用途的专用胶粘剂。又如钼—不锈钢粘接，要求耐温高达538℃，可选用聚苯并咪唑胶、聚喹恶啉胶。又如钛—钛钢粘接，要求耐温232℃，可采用聚酰亚胺胶、聚苯基喹恶啉胶和聚亚胺砜胶。硅橡胶可在-40～200℃下正常使用，具有广泛的用途。

（3）耐油特性 输油管道接头和润滑油中零件的粘接，要求胶粘剂在油污、湿气的环境中，在无法进行表面处理的情况下进行粘接，并获得足够的强度。这类胶粘剂的基料是油类的活性溶剂，能溶解被粘表面上的油和水，因而不需脱脂处理而获得良好的粘接效果。第二代丙烯酸酯类胶粘剂属于这类，例如J-39、J-50胶粘剂。

（4）耐水性能 一般地，极性胶粘剂亲水性较强，在潮湿环境中，接头强度会急剧下降。胶粘剂的分子结构中含有—CN、—OH、—NH₂等基团，均会吸湿。如α-氰基丙烯酸酯胶、聚酰胺胶、厌氧胶和氨基树脂胶等。如果是以烃基为主，再引入F—、—Si—O—等基团使其具有疏水性，且材料密度较高，吸湿性小，就具有一定的抗湿能力。

（5）光学特性 光学零件用胶除了具有一定的粘接强度外，还必须满足透光率的要求，一般都在90%以上。可选用光固化的第二代丙烯酸酯胶粘剂。它以紫外线使引发剂产生自由基而聚合固化，主要用于光学透镜、玻璃制品和液晶元件的密封粘接。也可选用光学用环氧树脂胶。飞机的安全玻璃粘接常用聚乙烯醇缩丁醛胶，它具有良好的粘接强度和极高的透光率。

（6）其他功能 粘接接头的功能要求是多种多样的，例如电磁、音响、生理效应等功能。应用时，根据接头的功能要求，选取不同类型的胶粘剂，才能满足要求。

3.按许可的固化条件选用胶粘剂

胶粘剂固化过程的温度、压力和时间是影响粘接强度及其他性能的三个主要因素。每一种胶粘剂都有最佳的固化条件。在实际中，某些有特殊限制的应用场合影响了固化工艺的实施，必须选择适宜的胶粘剂或适当地改变固化工艺。因此，应将这类固化工艺条件作为选择胶粘剂的依据之一。例如某些被粘材料或零件的形状及部位不宜加压粘接时，应选择常压固化的胶粘剂，将压力条件作为选胶的约束条件之一；电子元器件的最高使用温度，限制不能采用高温固化胶粘剂，在某些特殊环境下的粘接，如水下、油中或其他酸、碱介质中进行粘接，以及在具有一定压力的流体输送管道上密封、补漏等粘接，应当依据环境应力条件，选择相应的胶粘剂。

总之，粘接接头设计时，胶粘剂的正确选用十分重要，在一定程度上决定了接头设计的成败。选择胶粘剂的几条原则应灵活应用。一般情况下，首先根据被粘材料的可粘性确定胶粘剂的类型，其次按接头功能选取可满足指标要求的胶粘剂，最后根据实施工艺可能性，最终确定选用的胶粘剂。当无法找到适宜的胶粘剂时，则可通过开发新的胶粘剂、新的表面处理方法和新的粘接工艺而获得解决。