關鍵詞：卡脖子技術材料，膠粘劑（膠水，接著剤、黏結劑、粘接劑），膠接工藝

膠接是通過具有黏附能力的物質，把同種或不同種材料牢固地連接在起的方法。具有黏附能力的物質稱為膠粘劑或黏合劑，被膠接的物體稱為被粘物，膠粘劑和被黏物構成的組件稱為膠接接頭。其主要優點是操作簡單、生產率高；工藝靈活、快速、簡便；接頭可靠、牢固、美觀產品結構和加工工藝簡單；省材、省力、成本低、變形小。容易實現修舊利廢接技術可以有效地應用于不同種類的金屬或非金屬之間的聯接等。 在高校、科研院所和科創企業協同努力，攻克了一系列難題，解決了火炬材料碳纖維復合材在極端條件下的應用瓶頸，實現了火炬外殼在高于800℃的氫氣燃燒環境中正常使用。破解了火炬外殼在1000℃高溫制備過程中起泡、開裂等難題，國產替代“卡脖子”技術材料的一大突破。

膠粘劑的組成

一

膠粘劑的組成

現在使用的膠粘劑均是采用多種組分合成樹脂膠粘劑，單一組分的膠粘劑已不能滿足使用中的要求。合成膠粘劑由主劑和助劑組成，主劑又稱為主料、基料或粘料；助劑有固化劑、稀釋劑、增塑劑、填料、偶聯劑、引發劑、增稠劑、防老劑、阻聚劑、穩定劑、絡合劑、乳化劑等，根據要求與用途還可以包括阻燃劑、發泡劑、消泡劑、著色劑和防霉劑等成分。1.主劑主劑是膠粘劑的主要成分，主導膠粘劑粘接性能，同時也是區別膠粘劑類別的重要標志。主劑一般由一種或兩種，甚至三種高聚物構成，要求具有良好的粘附性和潤濕性等。通常用的粘料有:
·天然高分子化合物如蛋白質、皮膠、魚膠、松香、桃膠、骨膠等。2)合成高分子化合物①熱固性樹脂，如環氧樹脂、酚醛樹脂、聚氨酯樹脂、脲醛樹脂、有機硅樹脂等。②熱塑性樹脂，如聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醇及縮醛類樹脂、聚苯乙烯等。③彈性材料，如丁腈膠、氯丁橡膠、聚硫橡膠等。④各種合成樹脂、合成橡膠的混合體或接枝、鑲嵌和共聚體等。

2.助劑為了滿足特定的物理化學特性，加入的各種輔助組分稱為助劑，例如：為了使主體粘料形成網型或體型結構，增加膠層內聚強度而加入固化劑(它們與主體粘料反應并產生交聯作用)；為了加速固化、降低反應溫度而加入固化促進劑或催化劑；為了提高耐大氣老化、熱老化、電弧老化、臭氧老化等性能而加入防老劑；為了賦予膠粘劑某些特定性質、降低成本而加入填料；為降低膠層剛性、增加韌性而加入增韌劑；為了改善工藝性降低粘度、延長使用壽命加入稀釋劑等。包括：
1）固化劑固化劑又稱硬化劑，是促使黏結物質通過化學反應加快固化的組分,它是膠粘劑中最主要的配合材料。它的作用是直接或通過催化劑與主體聚合物進行反應，固化后把固化劑分子引進樹脂中，使原來是熱塑性的線型主體聚合物變成堅韌和堅硬的體形網狀結構。
固化劑的種類很多，不同的樹脂、不同要求采用不同的固化劑。膠接的工藝性和其使用性能是由加人的固化劑的性能和數量來決定的。

2）增韌劑

增韌劑的活性基團直接參與膠粘劑的固化反應，并進入到固化產物最終形成的一個大分子的鏈結構中。沒有加入增韌劑的膠粘劑固化后，其性能較脆，易開裂，實用性差。加入增韌劑的膠接劑，均有較好的抗沖擊強度和抗剝離性。不同的增韌劑還可不同程度地降低其內應力、固化收縮率，提高低溫性能。

常用的增韌劑有聚酰胺樹脂、合成橡膠、縮醛樹脂、聚砜樹脂等。

3）稀釋劑稀釋劑又稱溶劑，主要作用是降低膠粘劑粘度，增加膠粘劑的浸潤能力，改善工藝性能。有的能降低膠粘劑的活性，從而延長使用期。但加入量過多，會降低膠粘劑的膠接強度、耐熱性、耐介質性能。常用的稀釋劑有丙酮、漆料等多種與粘料相容的溶劑。
4）填料填料一般在膠黏劑中不發生化學反應，使用填料可以提高膠接接頭的強度、抗沖擊韌性、耐磨性、耐老化性、硬度、最高使用溫度和耐熱性，降低線膨脹系數、固化收縮率和成本等。常用的填料有氧化銅、氧化鎂、銀粉、瓷粉、云母粉、石棉粉、滑石粉等。5）改性劑改性劑是為了改善膠黏劑的某一方面性能，以滿足特殊要求而加入的一些組分，如為增加膠接強度，可加入偶聯劑，還可以加入防腐劑、防霉劑、阻燃劑和穩定劑等。

二

膠粘劑的分類

按成分來分類

膠粘劑種類很多，比較普遍的有：脲醛樹脂膠粘劑、聚醋酸乙烯膠粘劑、聚丙烯酸樹脂膠粘劑,聚丙烯酸樹脂、聚氨酯膠粘劑、熱熔膠粘劑、環氧樹脂膠粘劑、合成膠粘劑等等。

1、有機硅膠粘劑

是一種密封膠粘劑，具有耐寒、耐熱、耐老化、防水、防潮、伸縮疲勞強度高、永久變形小、無毒等特點。近年來，此類膠粘劑在國內發展迅速，目前我國有機硅膠粘劑的原料部分依靠進口。

2、聚氨酯膠粘劑

能粘接多種材料，粘接后在低溫或超低溫時仍能保持材料理化性質，主要應用于制鞋、包裝、汽車、磁性記錄材料等領域。

3、聚丙烯酸樹脂

主要用于生產壓敏膠粘劑，也用于紡織和建筑領域。

建筑用膠粘劑：主要用于建筑工程裝飾、密封或結構之間的粘接。

4、 熱熔膠粘劑

根據原料不同，可分為EVA熱熔膠、聚酰胺熱熔膠、聚酯熱熔膠、聚烯烴熱熔膠等。目前國內主要生產和使用的是EVA熱熔膠。聚烯烴系列膠粘劑主要原料是乙烯系列、SBS、SIS共聚體。

5、環氧樹脂膠粘劑

可對金屬與大多數非金屬材料之間進行粘接，廣泛用于建筑、汽車、電子、電器及日常家庭用品方面

6、脲醛樹脂、酚醛、三聚氰胺－甲醛膠粘劑

主要用于木材加工行業，使用后的甲醛釋放量高于國際標準。

木材加工用膠粘劑：用于中密度纖維板、石膏板、膠合板和刨花板等

7、合成膠粘劑

主要用于木材加工、建筑、裝飾、汽車、制鞋、包裝、紡織、電子、印刷裝訂等領域。目前，我國每年進口合成膠粘劑近20萬噸，品種包括熱熔膠粘劑、有機硅密封膠粘劑、聚丙烯酸膠粘劑、聚氨酯膠粘劑、汽車用聚氯乙烯可塑膠粘劑等。同時，每年出口合成膠粘劑約2萬噸，主要是聚醋酸乙烯、聚乙烯酸縮甲醛及壓敏膠粘劑。

按用途來分類

1、密封膠粘劑

主要用于門、窗及裝配式房屋預制件的連接處。高檔密封膠粘劑為有機硅及聚氨酯膠粘劑，中檔的為氯丁橡膠類膠粘劑、聚丙烯酸等。在我國，建筑用膠粘劑市場上，有機硅膠粘劑、聚氨酯密封膠粘劑應是今后發展的方向，目前其占據建筑密封膠粘劑的銷售量為30％左右。

2、建筑結構用膠粘劑

主要用于結構單元之間的聯接。如鋼筋混凝土結構外部修補，金屬補強固定以及建筑現場施工，一般考慮采用環氧樹脂系列膠粘劑。

3、汽車用膠粘劑

分為4種，即車體用、車內裝飾用、擋風玻璃用以及車體底盤用膠粘劑。

目前我國汽車用膠粘劑年消耗量約為4萬噸，其中使用量最大的是聚氯乙烯可塑膠粘劑、氯丁橡膠膠粘劑及瀝青系列膠粘劑。

4、包裝用膠粘劑

主要是用于制作壓敏膠帶與壓敏標簽，對紙、塑料、金屬等包裝材料表面進行粘合。紙的包裝材料用膠粘劑為聚醋酸乙烯乳液。塑料與金屬包裝材料用膠粘劑為聚丙烯酸乳液、VAE乳液、聚氨酯膠粘劑及氰基丙烯酸酯膠粘劑。

5、電子用膠粘劑

消耗量較少，目前每年不到1萬噸，大部分用于集成電路及電子產品，現主要用環氧樹脂、不飽和聚酯樹脂、有機硅膠粘劑。用于5微米厚電子元件的封端膠粘劑我們可以自己供給，但3微米厚電子元件用膠粘劑需從國外進口。

6、制鞋用膠粘劑

年消費量約為12.5萬噸，其中氯丁橡膠類膠粘劑需要11萬噸，聚氨酯膠粘劑約1.5萬噸。由于氯丁橡膠類膠粘劑需用苯類作溶劑，而苯類對人體有害，應限制發展，為滿足制鞋業發展需求，采用聚氨酯系列膠粘劑將是方向。

按物理形態來分類

1、密封膠

1.1 按密封膠硫化方法分類

（1）濕空氣硫化型密封膠

此類密封膠系列用空氣中的水分進行硫化。主要包括單組分的聚氨酯、硅橡膠和聚硫橡膠等。其聚合物基料中含有活性基團，同空氣中的水發生反應，形成交聯鍵，使密封膠硫化成網狀結構。

（2）化學硫化型密封膠

雙組分的聚氨酯、硅橡膠、聚硫橡膠、氯丁橡膠和環氧樹脂密封膠都屬于這一類，一般在室溫條件下完成硫化。某些單組分的氯磺化聚乙烯和氯丁橡膠密封膠以及聚氯乙烯溶膠糊狀密封膠則須在加熱條件下經化學反應完成硫化。

（3）熱轉變型密封膠

用增塑劑分散的聚氯乙烯樹脂和含有瀝青的橡膠并用的密封膠是兩個不同類型的熱轉變體系。乙烯基樹脂增塑體在室溫下是液態懸浮體，通過加熱轉化為固體而硬化；而橡膠-瀝青并用密封膠則為熱熔性的。

（4）氧化硬化型密封膠

表面干燥的嵌逢或安裝玻璃用密封膠主要以干性或半干性植物油或動物油為基料，這類油料可以是精制聚合的、吹制的或化學改性的。

（5）溶劑揮發凝固型密封膠

這是以溶劑揮發后無粘性高聚物為基料的密封膠。這一類密封膠主要有丁基橡膠、高分子量聚異丁烯、一定聚合程度的丙烯酸酯、氯磺化聚乙烯以及氯丁橡膠等密封膠。

1.2 按密封膠形態分類

（1）膏狀密封膠

此類密封膠基本上用于靜態接縫中，使用期一般為2年或2年以上。通常采用3種主體材料：油和樹脂、聚丁烯、瀝青。

（2）液態彈性體密封膠

此類密封膠包括經硫化可形成真正彈性狀態的液體聚合物，它們具有承受重復的接縫變形能力。彈性體密封膠所使用的聚合物彈性體包括液體聚硫橡膠、巰端基聚丙烯醚、液體聚氨酯、室溫硫化硅橡膠和低分子丁基橡膠等。該類密封膠通常配合成兩個組分，使用時將兩個組分混合。

（3）熱熔密封膠

熱熔密封膠又叫熱施工型密封膠。指以彈性體同熱塑性樹脂摻合物為基料的密封膠。這類密封膠通常在加熱（150～200℃）情況下經一定口型模型直接擠出到接縫中。熱施工可改進密封膠對被粘基料的濕潤能力，因此對大多數被粘基料具有良好的粘接力。一經放入適當位置，就冷卻成型或成膜，成為收縮性很小的堅固的彈性體。熱施工密封膠的主體材料主要是異丁烯類聚合物、三元乙丙橡膠和熱塑性的苯乙烯嵌段共聚物。它們通常同熱塑性樹脂如EVA、EEA、聚乙烯、聚酰胺、聚酯等摻合。

（4）液體密封膠

該類密封膠主要用于機械接合面的密封，用以代替固體密封材料即固體墊圈以防止機械內部流體從接合面泄漏。該類密封膠通常以高分子材料例如橡膠、樹脂等為主體材料，再配以填料及其它組分制成。液體密封膠通常分不干性粘著型、半干性粘彈性、干性附著型和干性可剝型等4類。根據具體使用部位及要求選擇。

1.3 按密封膠施工后性能分類

（1）固化型密封膠

固化型密封膠可分成剛性密封膠和柔性密封膠兩種類型：a)剛性密封膠硫化或凝固后形成堅硬的固體，很少具有彈性；此類密封膠有的品種既起密封作用又起膠接作用，其代表性密封膠是以環氧樹脂、聚酯樹脂、聚丙烯酸酯、聚酰胺和聚乙酸乙烯酯等樹脂為基料的密封膠。b）柔性密封膠在硫化后保持柔軟性。它們一般以橡膠彈性體為基料。柔性變化幅度大，硬度（邵爾A）在10～80范圍內。這類密封膠中有些品種是純橡膠，大多數具有良好膠粘劑的性能。

（2）非固化型密封膠

這類密封膠是軟質凝固性的密封膠，施工之后仍保持不干性狀態。通常為膏狀，可用刮刀或刷子用到接縫中，可以配合出許多不同粘度和不同性能的密封膠。

2、按膠粘劑硬化方法分類

低溫硬化代號為a;常溫硬化代號為b;加溫硬化代號為c;適合多種溫度區域硬化代號為d;與水反應固化代號為e;厭氧固化代號為f;輻射(光、電子束、放射線)固化代號為g;熱熔冷硬化代號為h;壓敏粘接代號為i;混凝或凝聚代號為j，其他代號為k。

3、按膠粘劑被粘物分類

多類材料代號為A;木材代號為B;紙代號為C;天然纖維代號為D;合成纖維代號為E;聚烯烴纖維(不含E類)代號為F;金屬及合金代號為G;難粘金屬(金、銀、銅等)代號為H;金屬纖維代號為I，無機纖維代號為J;透明無機材料(玻璃、寶石等)代號為K;不透明無機材料代號為L;天然橡膠代號為M;合成橡膠代號為N;難粘橡膠(硅橡膠、氟橡膠、丁基橡膠)代號為O，硬質塑料代號為P，塑料薄膜代號為Q;皮革、合成革代號為R，泡沫塑料代號為S; 難粘塑料及薄膜(氟塑料、聚乙烯、聚丙烯等)代號為T;生物體組織骨骼及齒質材料代號為U;其他代號為V。

4、膠水狀態

無溶劑液體代號為1;2有機溶劑液體代號為2;3水基液體代號為3，4膏狀、糊狀代號為4，5粉狀、粒狀、塊狀代號為5;6片狀、膜狀、網狀、帶狀代號為6;7絲狀、條狀、棒狀代號為7。

5、其它膠粘劑: (不常用到)

金屬結構膠、聚合物結構膠、光敏密封結構膠、其它復合型結構膠

熱固性高分子膠：環氧樹脂膠、聚氨酯(PU)膠、氨基樹脂膠、酚醛樹脂膠、丙烯酸樹脂膠、呋喃樹脂膠、間笨二酚-甲醛樹脂膠、二甲笨-甲醛樹脂膠、不飽和聚酯膠、復合型樹脂膠、聚酰亞胺膠、脲醛樹脂膠、其它高分子膠

密封膠粘劑：室溫硫化硅橡膠、環氧樹脂密封膠、聚氨酯密封膠、不飽和聚酯類、丙烯酸酯類、密封膩子、氯丁橡膠類密封膠、彈性體密封膠、液體密封墊料、聚硫橡膠密封膠、其它密封膠

熱熔膠：熱熔膠條、膠粒、膠粉、EVA熱熔膠、橡膠熱熔膠、聚丙烯、聚酯、聚酰胺、聚胺酯熱熔膠、苯乙烯類熱熔膠、新型熱熔膠、聚乙烯及乙烯共聚物熱熔膠、其他熱熔膠

水基膠粘劑：丙烯酸乳液、醋酸乙烯基乳液、聚乙烯醇縮醛膠、乳液膠、其它水基膠

壓敏膠(不干膠)：膠水、膠粘帶、無溶劑壓敏膠、溶劑壓敏膠、固化壓敏膠、橡膠壓敏膠、丙烯酸酯壓敏膠、其它壓敏膠

溶劑型膠：樹脂溶液膠、橡膠溶液膠、其它溶劑膠

無機膠粘劑：熱熔無機膠、自然干無機膠、化學反應無機膠、水硬無機膠、其它無機膠

熱塑性高分子膠粘劑：固體高分子膠、溶液高分子膠、乳液高分子膠、單體高分子膠、其它熱塑性高分子膠

天然膠粘劑：蛋白質膠、碳水化合物膠粘劑、其他天然膠

橡膠粘合劑：硅橡膠粘合劑、氯丁橡膠粘合劑、丁腈橡膠粘合劑、改性天然橡膠粘合劑、氯磺化聚乙烯粘合劑、聚硫橡膠粘合劑羧基橡膠粘合劑、聚異丁烯、丁基橡膠粘合劑、其它橡膠粘合劑

耐高溫膠：有機硅膠、無機膠、高溫模具樹脂膠、金屬高溫粘合劑、其它耐高溫膠

聚合物膠粘劑：丁腈聚合物膠、聚硫橡膠粘合劑、聚氯乙烯膠粘劑、聚丁二烯膠、過氯乙烯膠粘劑、其它聚合物膠

修補劑：金屬修補劑、高溫修補劑、緊急修補劑、耐磨修補劑、耐腐蝕修補劑、塑膠修補劑、其它修補劑

醫用膠、紙品用膠、導磁膠、防磁膠、防火膠、防淬火膠、防淬裂膠、動物膠、植物膠、礦物膠、食品級膠粘劑、其它膠水。

“黑科技”

為火炬“飛揚”披上碳纖維“外衣”

一起來看看騰訊視頻的介紹

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生產車間里，由石油產品加工成的這一條條黑色絲束，每一束都包含著12000根碳纖維絲。再經過三維立體編織，最終織成的火炬外殼，看不出任何接縫與孔隙，整個造型渾然一體。

“你看這把火炬，這個地方看上去就像飄帶一樣，我們研制的外殼，這里面就是點火系統，全部包在里面。手感也不錯，這個殼是非常非常輕的。”中國石化上海石化公司副總經理黃翔宇說。

“飛揚”不僅外形極具動感和活力，它的外殼也蘊含著“黑科技”。“飛揚”的外殼不僅要耐火抗高溫，還要能在極寒天氣中使用。如何承受這“冰與火”的雙重考驗，奧秘就藏在一種新型材料里。它，就是碳纖維。

“碳纖維的質量只有鋼的1/4左右，但是強度是鋼的7~9倍。”中國石化上海石化創新研究院總經理林生兵介紹道。為了契合“綠色辦奧”理念，體現藝術設計與科技創新的完美融合，此次研發團隊將目光鎖定“碳纖維”。而用碳纖維與樹脂形成的復合材料來做奧運火炬，也堪稱世界首創。

冬奧組委給火炬“飛揚”的第一個評價就是輕，而且很牢固，怎么摔也摔不壞。另一個就是，冬季火炬傳遞的時候天氣很冷，傳統金屬材料手感不太好，復合材料可以解決這個問題，避免手感很冰涼的感覺。

外殼研制三個月

多方合力逐一攻克多項難題

為展現冬奧火炬靈動飄逸的美感，“飛揚”一改過去采用金屬隔斷“奧運圣火”與火炬外殼的設計，而是以火炬外殼為容器，將“奧運圣火”直接置于其中燃燒。

由于北京冬奧會火炬接力將在低溫環境中進行，“飛揚”采用氫做燃料，不僅環保，還保證了火炬能在極寒天氣中使用。但氫氣作燃料，燃燒溫度就會高于800℃，這就意味著火炬外殼必須能夠耐住氫氣燃燒的高溫。因此，“飛揚”火炬外殼的研制，就花了整整三個月時間，逐一攻克了多項技術難題。

3個月時間，經過無數次調整，“上海石化”科研人員與高校、科研院所、科創企業協同努力，成功破解火炬外殼在高溫制備過程中起泡、開裂等難題，終于實現碳纖維復合材料在極端條件下應用的突破。

“火炬的火是從里面燒出來的，一般的復合材料都不能在火里燒。得知上海市金山區有一家科創型企業研發了一種樹脂，這個樹脂是耐火的，拿過來我們進行測試分析。最后通過工藝調整，它達到了既能夠耐溫又能夠耐火的要求，800℃、900℃都可以。”黃翔宇介紹道。黃翔宇口中的這家科創型企業坐落于華東。不同于以往常用的金屬材料，本屆冬奧會火炬正是應用了該企業生產的國家級專利技術產品——聚硅氮烷樹脂，進行定型與著色。

盡管碳纖維本身是耐高溫的，但做成復合材料后，配套用的樹脂很難承受這么高的溫度。“而我們企業生產的聚硅氮烷樹脂最高耐溫可達1800℃，恰好能很好地解決了這個問題。”企業總經理說。作為第三代樹脂材料的聚硅氮烷樹脂，兼具有機物附著力強大與無機物耐高溫的特點，同時集耐腐蝕、磨損，防污防水，超薄膜等優勢于一身。“飛揚”自然靈動的造型得益于聚硅氮烷樹脂的定型處理，而強附著的聚硅氮烷樹脂涂料達到渾然一體的著色效果，讓這一抹中國紅持久閃耀。

火炬”飛揚“傳遞著奧運圣火

飛揚吧，圣火！

解決了碳纖維復合材料在極端條件下的應用瓶頸，實現了火炬外殼在高于800℃的氫氣燃燒環境中正常使用。破解了火炬外殼在1000℃高溫制備過程中起泡、開裂等難題。

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