01103 膠黏劑和密封膠

膠黏劑的聚合物結構、物理狀態及固化機制極為複雜，為便於材料選型與工藝設計，通常按以下多個維度進行分類。

膠黏劑的固化過程本質上是聚合物相對分子質量增加或相態轉變的物理化學過程：

熱固型膠黏劑：含有多官能團反應性樹脂與固化劑，在高溫條件下引發化學交聯，形成三維網狀固化體，具有優異的耐熱性與抗蠕變性。

熱熔膠黏劑：加熱至熔融狀態下塗布，接觸基材後通過熱量散失迅速凝固。其過程為純物理相變，不含溶劑且固化速率極快。

輻射固化型膠黏劑：利用紫外線（UV）或電子束（EB）輻射，引發光引發劑分解產生自由基或陽離子，驅動單體與預聚物在數秒內完成加成聚合。

室溫固化型膠黏劑：依靠體系內部的活性官能團在常溫下相互反應，或吸收空氣中的水分（如單組分聚氨酯與有機硅）引發交聯。

壓敏型膠黏劑（PSA）：在室溫下永久保持黏彈性，只需施加輕微壓力即可與基材表面形成有效接觸並產生粘接力，且剝離時不殘膠。

結構型膠黏劑：能夠長期承受較高剪切應力、拉伸應力及動態載荷，固化後的剪切強度通常高於10 MPa。接頭的耐久性、耐老化性及耐環境應力開裂性能極強，常用於主承力結構件的連接。

非結構型膠黏劑（特種/功能型膠）：主要用於不承受主要機械應力的場合，側重於發揮密封、導電、導熱、光學透明、阻燃或減振等特種物理功能。

不同固化形式對工藝條件與基材透過性有嚴格要求，各類固化形式的特點與典型應用如下表所示：

固化形式	物理化學機制	工藝特點	典型應用
溶劑型	聚合物溶解於有機溶劑，塗布後溶劑擴散揮發，聚合物鏈相互纏結	要求至少一側基材具備透氣性或經充分晾置，存在VOC排放風險	木工膠、溶劑型氯丁橡膠膠黏劑
乳液型	聚合物微粒懸浮於水相，水分蒸發或乳化劑破乳後聚合物微粒融合聚結	以水為介質，無毒環保，但耐水性與耐濕熱性相對較弱	乙酸乙烯酯乳液（白乳膠）、水性聚氨酯
反應型	低聚物或單體進行縮聚、加聚或開環聚合，生成交聯高分子結構	無揮發物或低揮發物產生，膠層收縮率小，耐熱與力學性能優異	環氧樹脂膠、丙烯酸酯結構膠、有機硅膠
熱熔型	高分子聚合物加熱熔融軟化，流動潤濕基材後冷卻凝固	無溶劑、固化速度快（數秒級），可重複加熱塑形	包裝封箱、熱熔膠槍、紡織複合膠

化學組成決定了膠黏劑的分子鏈柔性、熱分解溫度以及基材親和力：

有機膠黏劑：

1. 天然聚合物：包括澱粉、酪蛋白、明膠以及天然橡膠等，耐候性與強度較低，目前多用於低負荷包裝或傳統工藝。

2. 合成熱固性樹脂：如環氧樹脂（高粘接強度、低收縮率）、酚醛樹脂（優異的耐熱性與阻燃性）、聚氨酯（良好的柔韌性與耐低溫性能）、有機硅樹脂（極佳的耐高低溫與耐候性）以及聚醯亞胺（超高熱穩定性，可耐300℃以上高溫）。此類材料固化後不溶不熔。

3. 合成熱塑性樹脂：如聚丙烯酸酯、聚乙烯醇縮縮醛、聚氯乙烯等，分子鏈無交聯，在高溫下可軟化流動。

4. 多組分改性體系：通過高分子合金化技術將兩類或多類樹脂交聯共混（如酚醛-環氧改性膠、橡膠改性環氧膠），以綜合硬質樹脂的高模量與橡膠相的高韌性。

無機膠黏劑：主要包括硅酸鹽、磷酸鹽、金屬氧化物及水泥基材料。此類膠黏劑具有極高的耐高溫性能（可達1000℃以上）與不可燃性，但柔韌性較差，韌性不足。

液態膠黏劑：具備良好的流動性，便於自動化點膠或噴塗，可分為溶劑型、水乳型及無溶劑型（100%固含量）。

膏狀與糊狀膠黏劑：屈服應力較高，觸變性強，在立面或較大間隙填充塗布時不易發生流掛，適合不平整表面的粘接。

固態膠黏劑：包括膠膜（Filmed Adhesive）、粉末及棒狀熱熔膠。膠膜通常帶有載體網布，厚度均勻，多用於航空複合材料的預浸料鋪層與結構膠接。

單組分膠黏劑：所有反應化學成分預先混合均勻並包裝。固化由外部條件（如大氣濕度、紫外線照射、加熱或隔絕氧氣）引發，操作簡便，避免了現場計量混勻產生的氣泡與比例失調問題。

多組分膠黏劑：主劑與固化劑（或促進劑）分開儲存，使用前需按嚴格的化學計量比混合。通過調節組分比例或催化劑用量，可靈活控制凝膠時間與最終固化交聯密度，適應複雜的工業加工需求。

下文將對各類有機合成膠黏劑作簡單介紹。

題圖：1945年美國不干膠帶的廣告畫局部。（來源：wikicommons，public domain）

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