不同類型膠水結構及未來發展趨勢

李 柯

（蘇州凡絡新材料科技有限公司，江蘇蘇州 215634）

在2000年之前，人們已經學會如何使用膠水等膠黏劑，當前膠黏劑在電子、汽車、航天、建筑、醫療等多個領域中廣泛應用。在當前科學技術快速發展以及人們生活水平改善的基礎上，對于不同類型的膠水及膠黏劑的研究具有十分重要的意義，本文就主要從膠水分類，構成等方面進行理論分析。

1 膠水的分類

從理論上來看，根據膠水的化學構成可以將其分為有機和無機膠水，無機膠水的化學構成包括硫酸鹽、磷酸鹽、硼酸鹽等物質，而有機膠水包括合成膠水和天然膠水，其中合成膠水具有廣泛的應用，可將其分為三種類型：橡膠、樹脂和復合型膠水。在早期天然膠水的使用是比較多的，比如植物和動物膠等。根據膠水的用途可以分為結構性、非結構性以及特種膠水這三種類型，非結構性膠水相比結構性膠水來說，其膠黏強度不同，在處于特殊和極端條件下特種膠水具有一定的應用價值，包括高低溫、導熱、導電、水中密封條件。根據膠水的形態可以將其分為液體和固體兩種類型，具體包括膠帶、粉末、膠棒、乳液型溶液型等。

2 膠水的理論研究分析

2.1 機械理論

根據機械理論的內容，膠水能夠深入兩種被黏合物質表面間隙，可排除兩者之間的空氣，將表面通過高分子進行黏接使其形成黏接作用，高分子可進入多孔材料大孔中即機械鑲嵌，也是黏接的主要因素。

2.2 吸附理論

根據吸附理論的內容，黏接是兩種材料界面分子相互接觸和界面作用力共同作用的結果，黏接作用力來源于分子間作用力，要想獲得良好的黏接效果，需要使黏接劑具有較大的接觸面積。

2.3 擴散理論

根據擴散理論的研究表明，黏接是被黏接物和膠水界面分子擴散以及黏結作用，當膠水和被黏結物是長鏈大分子聚合物時，此時其鏈具有一定自由度，能夠通過運動使自身長鏈破壞，并產生膠黏劑與被黏物之間的新焦點。從一定程度上來看，擴散理論是適用的。

2.4 靜電理論

根據靜電理論的內容，膠水與被黏物界面會形成外圍帶相反電荷和電荷正負電荷之間的靜電吸引力，能夠黏接兩種物質，當膠水從被黏物中剝離之后，兩個表面均會存在明顯的電荷，這也是對靜電理論的有力證實。

2.5 弱邊界層理論

弱邊界層是指存在較多黏結缺陷的地方，其來源于環境，被黏物和膠水，或者三者任意界面，弱邊界理論是從黏接被破壞過程中黏接體系變化進行解釋的，該理論認為雖然從一定程度上來看黏接破壞是界面破壞，但事實上，內聚破壞才是其更大的破壞或者弱邊界層破壞。

3 膠水結構分析

對于傳統膠水來說其應用時間較長，并且相關的研發技術工藝比較成熟，是由固體劑和樹脂混合之后加工形成的，根據其化學結構可以將其分為環氧樹脂膠水、聚氨酯膠水、熱固性高分子膠水即三醛膠等幾種類型。具體來看，對于環氧樹脂膠水來說，環氧樹脂是結構單元中含有環氧基團的高分子，從本身上來看無法交聯，只能通過固化劑固化交聯，能夠使其形成交聯網絡，并獲得熱固性樹脂，起到一定的黏接效果。針對這種反應有很多可用固化劑也包括三亞甲基苯丙胺等不同類型的固化劑，其產生的固化溫度不同，在室溫條件或中等溫度條件下能夠進行固化，有些需要在高溫條件下才能夠進行固化。對于聚氨酯膠水來說，其本身是一種中高檔膠水，具有良好的柔韌性和沖擊性，耐磨性，對于很多化學物品來說其具有一定的抗性，能夠在低溫條件下使用。熱固性高分子膠水，對于三醛膠來說是三種膠水的總成，包括三聚氰胺甲醛、酚醛和脲醛，脲醛樹脂是以甲醛和尿素為原料，通過縮聚反應形成樹脂，其具有良好的黏合強度和耐水性，耐熱性等性能。上述兩種材料成本低而且很容易獲得，生產流程簡單，經過固化之后能夠獲得顏色較淺的樹脂，在美觀方面具有一定優勢，因此也是目前膠水使用量最大的類型之一。酚醛樹脂是由醛類和酚類通過縮合作用形成的，通過改變原材料的種類可獲得不同功能的改性酚醛樹脂，可以加入單寧，能夠獲得快速固化和快速反應的單寧改性分泌物質膠水，并且單寧來源于天然植物，是一種可再生資源，對于環保來說也具有十分重要的優勢。三聚氰胺甲醛樹脂是通過三聚氰胺以及甲醛縮聚反應獲得的樹脂，通常該材料在130℃左右使用，經過加熱固化之后可形成不溶的固體，其具有類似陶瓷的耐污染性，因此目前被廣泛應用于輕質餐具的制作中。

4 新型膠水

近年來隨著科學技術的發展，目前對于新型材料來說主要包含環保型膠水、生物膠水等多種類型。具體來看，對于環保型膠水來說包括無溶劑型聚氨酯膠水、水溶性聚氨酯膠水、生物基膠水。對于無溶劑型的聚氨酯膠水來說，在傳統膠水生產和使用中均需要使用有機溶劑，由于添加了有機

溶劑對于外界環境來說會帶來一定程度的破壞、污染，因此研究無溶劑型膠水具有十分重要的意義。德國某公司設計了無溶劑型聚氨酯膠水，這種無溶劑膠水在合成過程中無廢氣排放，同時也不需要設計復雜的鼓風裝置和廢氣處理裝置，整體生產過程中的設備簡單，而且能源消耗量較少。水溶性聚氨酯膠水是于1943年生產制備的，這種水性聚氨酯不易燃 燒，而且對于外界環境無污染、節能安全、可靠，因此具有廣泛的應用范圍。對于生物基膠水來說，傳統膠水是以石油化工原材料作為單體，對外界環境會帶來一定的污染，同時也不符合材料可持續性發展，因此研發以生物素作為材料的膠水是研究學者的研究熱點。比如木質素大豆蛋白膠黏劑是一種生物基膠水，是以大豆蛋白膠黏劑作為前提，木質素風環結構和交聯結構能夠改善大豆蛋白的膠水強度、耐水性能和腐蝕性能等。在外科手術過程中傷口縫合，切口縫合是一種常見操作，但縫合過程中容易導致患者出現損傷，給后續愈合帶來傷疤，如果使用生物膠水來替代縫合，黏合傷口可利于傷疤消除，給患者帶來良好的就診體驗。基于這種優勢下醫用膠被廣泛投入了研究應用中，比如通過腹腔鏡手術之后創口黏合，皮膚裂傷等均需要使用醫用膠。哈佛研究學者以鼻涕蟲作為原型制造雙層水凝膠，這種水凝膠可模擬鼻涕蟲體內的雙層硅酸鹽和聚丙烯酰胺機制延伸結構，借助靜電作用，物理滲透作用，能夠確保黏結強度，這種膠水具有一定的優勢，比如能夠減少患者二次手術創傷，同時還能夠降低對于外科醫生操作技術水平的要求。

5 結束語

總而言之，在本研究中針對膠水的相關研究進行闡述分析，目前膠水在各個領域中實現了廣泛應用，新型研發的膠水在抗高溫、抗低溫、抗燃燒、腐蝕等方面具有顯著優勢，可用于電子、汽車、航天、建筑、醫療等。隨著未來科學技術發展，各種類型的新型膠水也會逐漸涌現，并且呈現綠色化發展，在生物領域中將會有更大的應用前景。