李 柯

（蘇州凡絡(luò)新材料科技有限公司，江蘇蘇州 215634）

在2000年之前，人們已經(jīng)學(xué)會(huì)如何使用膠水等膠黏劑，當(dāng)前膠黏劑在電子、汽車(chē)、航天、建筑、醫(yī)療等多個(gè)領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用。在當(dāng)前科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展以及人們生活水平改善的基礎(chǔ)上，對(duì)于不同類(lèi)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(lèi)，構(gòu)成等方面進(jìn)行理論分析。

1 膠水的分類(lèi)

從理論上來(lái)看，根據(jù)膠水的化學(xué)構(gòu)成可以將其分為有機(jī)和無(wú)機(jī)膠水，無(wú)機(jī)膠水的化學(xué)構(gòu)成包括硫酸鹽、磷酸鹽、硼酸鹽等物質(zhì)，而有機(jī)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(yīng)用，可將其分為三種類(lèi)型：橡膠、樹(shù)脂和復(fù)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(dòng)物膠等。根據(jù)膠水的用途可以分為結(jié)構(gòu)性、非結(jié)構(gòu)性以及特種膠水這三種類(lèi)型，非結(jié)構(gòu)性膠水相比結(jié)構(gòu)性膠水來(lái)說(shuō)，其膠黏強(qiáng)度不同，在處于特殊和極端條件下特種膠水具有一定的應(yīng)用價(jià)值，包括高低溫、導(dǎo)熱、導(dǎo)電、水中密封條件。根據(jù)膠水的形態(tài)可以將其分為液體和固體兩種類(lèi)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(jī)械理論

根據(jù)機(jī)械理論的內(nèi)容，膠水能夠深入兩種被黏合物質(zhì)表面間隙，可排除兩者之間的空氣，將表面通過(guò)高分子進(jìn)行黏接使其形成黏接作用，高分子可進(jìn)入多孔材料大孔中即機(jī)械鑲嵌，也是黏接的主要因素。

2.2 吸附理論

根據(jù)吸附理論的內(nèi)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(jié)果，黏接作用力來(lái)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(kuò)散理論

根據(jù)擴(kuò)散理論的研究表明，黏接是被黏接物和膠水界面分子擴(kuò)散以及黏結(jié)作用，當(dāng)膠水和被黏結(jié)物是長(zhǎng)鏈大分子聚合物時(shí)，此時(shí)其鏈具有一定自由度，能夠通過(guò)運(yùn)動(dòng)使自身長(zhǎng)鏈破壞，并產(chǎn)生膠黏劑與被黏物之間的新焦點(diǎn)。從一定程度上來(lái)看，擴(kuò)散理論是適用的。

2.4 靜電理論

根據(jù)靜電理論的內(nèi)容，膠水與被黏物界面會(huì)形成外圍帶相反電荷和電荷正負(fù)電荷之間的靜電吸引力，能夠黏接兩種物質(zhì)，當(dāng)膠水從被黏物中剝離之后，兩個(gè)表面均會(huì)存在明顯的電荷，這也是對(duì)靜電理論的有力證實(shí)。

2.5 弱邊界層理論

弱邊界層是指存在較多黏結(jié)缺陷的地方，其來(lái)源于環(huán)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(guò)程中黏接體系變化進(jìn)行解釋的，該理論認(rèn)為雖然從一定程度上來(lái)看黏接破壞是界面破壞，但事實(shí)上，內(nèi)聚破壞才是其更大的破壞或者弱邊界層破壞。

3 膠水結(jié)構(gòu)分析

對(duì)于傳統(tǒng)膠水來(lái)說(shuō)其應(yīng)用時(shí)間較長(zhǎng)，并且相關(guān)的研發(fā)技術(shù)工藝比較成熟，是由固體劑和樹(shù)脂混合之后加工形成的，根據(jù)其化學(xué)結(jié)構(gòu)可以將其分為環(huán)氧樹(shù)脂膠水、聚氨酯膠水、熱固性高分子膠水即三醛膠等幾種類(lèi)型。具體來(lái)看，對(duì)于環(huán)氧樹(shù)脂膠水來(lái)說(shuō)，環(huán)氧樹(shù)脂是結(jié)構(gòu)單元中含有環(huán)氧基團(tuán)的高分子，從本身上來(lái)看無(wú)法交聯(lián)，只能通過(guò)固化劑固化交聯(lián)，能夠使其形成交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，并獲得熱固性樹(shù)脂，起到一定的黏接效果。針對(duì)這種反應(yīng)有很多可用固化劑也包括三亞甲基苯丙胺等不同類(lèi)型的固化劑，其產(chǎn)生的固化溫度不同，在室溫條件或中等溫度條件下能夠進(jìn)行固化，有些需要在高溫條件下才能夠進(jìn)行固化。對(duì)于聚氨酯膠水來(lái)說(shuō)，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(duì)于很多化學(xué)物品來(lái)說(shuō)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(duì)于三醛膠來(lái)說(shuō)是三種膠水的總成，包括三聚氰胺甲醛、酚醛和脲醛，脲醛樹(shù)脂是以甲醛和尿素為原料，通過(guò)縮聚反應(yīng)形成樹(shù)脂，其具有良好的黏合強(qiáng)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(chǎn)流程簡(jiǎn)單，經(jīng)過(guò)固化之后能夠獲得顏色較淺的樹(shù)脂，在美觀方面具有一定優(yōu)勢(shì)，因此也是目前膠水使用量最大的類(lèi)型之一。酚醛樹(shù)脂是由醛類(lèi)和酚類(lèi)通過(guò)縮合作用形成的，通過(guò)改變?cè)牧系姆N類(lèi)可獲得不同功能的改性酚醛樹(shù)脂，可以加入單寧，能夠獲得快速固化和快速反應(yīng)的單寧改性分泌物質(zhì)膠水，并且單寧來(lái)源于天然植物，是一種可再生資源，對(duì)于環(huán)保來(lái)說(shuō)也具有十分重要的優(yōu)勢(shì)。三聚氰胺甲醛樹(shù)脂是通過(guò)三聚氰胺以及甲醛縮聚反應(yīng)獲得的樹(shù)脂，通常該材料在130℃左右使用，經(jīng)過(guò)加熱固化之后可形成不溶的固體，其具有類(lèi)似陶瓷的耐污染性，因此目前被廣泛應(yīng)用于輕質(zhì)餐具的制作中。

4 新型膠水

近年來(lái)隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，目前對(duì)于新型材料來(lái)說(shuō)主要包含環(huán)保型膠水、生物膠水等多種類(lèi)型。具體來(lái)看，對(duì)于環(huán)保型膠水來(lái)說(shuō)包括無(wú)溶劑型聚氨酯膠水、水溶性聚氨酯膠水、生物基膠水。對(duì)于無(wú)溶劑型的聚氨酯膠水來(lái)說(shuō)，在傳統(tǒng)膠水生產(chǎn)和使用中均需要使用有機(jī)溶劑，由于添加了有機(jī)

溶劑對(duì)于外界環(huán)境來(lái)說(shuō)會(huì)帶來(lái)一定程度的破壞、污染，因此研究無(wú)溶劑型膠水具有十分重要的意義。德國(guó)某公司設(shè)計(jì)了無(wú)溶劑型聚氨酯膠水，這種無(wú)溶劑膠水在合成過(guò)程中無(wú)廢氣排放，同時(shí)也不需要設(shè)計(jì)復(fù)雜的鼓風(fēng)裝置和廢氣處理裝置，整體生產(chǎn)過(guò)程中的設(shè)備簡(jiǎn)單，而且能源消耗量較少。水溶性聚氨酯膠水是于1943年生產(chǎn)制備的，這種水性聚氨酯不易燃 燒，而且對(duì)于外界環(huán)境無(wú)污染、節(jié)能安全、可靠，因此具有廣泛的應(yīng)用范圍。對(duì)于生物基膠水來(lái)說(shuō)，傳統(tǒng)膠水是以石油化工原材料作為單體，對(duì)外界環(huán)境會(huì)帶來(lái)一定的污染，同時(shí)也不符合材料可持續(xù)性發(fā)展，因此研發(fā)以生物素作為材料的膠水是研究學(xué)者的研究熱點(diǎn)。比如木質(zhì)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(zhì)素風(fēng)環(huán)結(jié)構(gòu)和交聯(lián)結(jié)構(gòu)能夠改善大豆蛋白的膠水強(qiáng)度、耐水性能和腐蝕性能等。在外科手術(shù)過(guò)程中傷口縫合，切口縫合是一種常見(jiàn)操作，但縫合過(guò)程中容易導(dǎo)致患者出現(xiàn)損傷，給后續(xù)愈合帶來(lái)傷疤，如果使用生物膠水來(lái)替代縫合，黏合傷口可利于傷疤消除，給患者帶來(lái)良好的就診體驗(yàn)?；谶@種優(yōu)勢(shì)下醫(yī)用膠被廣泛投入了研究應(yīng)用中，比如通過(guò)腹腔鏡手術(shù)之后創(chuàng)口黏合，皮膚裂傷等均需要使用醫(yī)用膠。哈佛研究學(xué)者以鼻涕蟲(chóng)作為原型制造雙層水凝膠，這種水凝膠可模擬鼻涕蟲(chóng)體內(nèi)的雙層硅酸鹽和聚丙烯酰胺機(jī)制延伸結(jié)構(gòu)，借助靜電作用，物理滲透作用，能夠確保黏結(jié)強(qiáng)度，這種膠水具有一定的優(yōu)勢(shì)，比如能夠減少患者二次手術(shù)創(chuàng)傷，同時(shí)還能夠降低對(duì)于外科醫(yī)生操作技術(shù)水平的要求。

5 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，在本研究中針對(duì)膠水的相關(guān)研究進(jìn)行闡述分析，目前膠水在各個(gè)領(lǐng)域中實(shí)現(xiàn)了廣泛應(yīng)用，新型研發(fā)的膠水在抗高溫、抗低溫、抗燃燒、腐蝕等方面具有顯著優(yōu)勢(shì)，可用于電子、汽車(chē)、航天、建筑、醫(yī)療等。隨著未來(lái)科學(xué)技術(shù)發(fā)展，各種類(lèi)型的新型膠水也會(huì)逐漸涌現(xiàn)，并且呈現(xiàn)綠色化發(fā)展，在生物領(lǐng)域中將會(huì)有更大的應(yīng)用前景。