胶粘剂的定义和历史

什么是胶

能同时将两种或两种以上同质或异质的制件（或材料） 连接在一起，固化后具有足够强度的有机或无机的、天然或合成的一类物质，统称为胶粘剂或粘接剂、粘合剂、习惯上简称为胶。

胶的历史

早期自然胶：糯米糊粘接城墙，松脂粘接冷兵器头部，我们之前用的浆糊等等。

合成胶粘剂：

20世纪初：诞生阶段，1912年酚醛树脂胶

20世纪中期：发展阶段，1953年厌氧胶，1955年快干胶

20世纪60年代-现在：完善阶段，UV胶，密封胶，导电胶，导热胶等等

胶粘剂的成分

胶粘剂主要由基料，固化剂，促进剂，偶联剂，稀释剂，填料，增塑剂，增韧剂以及其他添加剂组成。

1. 基料：是胶粘剂的主要成分，大多为合成高聚物，起粘合作用，需要有良好的粘附性和湿润性。

2. 固化剂和促进剂：固化剂是胶粘剂中最主要的配合材料，它直接或者通过催化剂与主体聚合物反应，固化结果是把固化剂分子引进树脂中，使分子间距离，形态，热稳定性，化学稳定性等都发生了明显的变化，使树脂变为网状结构。促进剂主要是加速胶粘剂中的主体聚合物与固化剂的反应，缩短固化时间，降低固化温度。

3. 偶联剂：能与被粘表面形成共价键使粘接界面坚固。

4. 稀释剂：用于降低胶粘剂的粘度，增加流动性和渗透性。分非活性和活性稀释剂。非活性稀释剂一般为有机溶剂，如丙酮，环己酮，甲苯，二甲苯，正丁醇等。活性稀释剂是能参加化学反应的稀释剂，分子端基带有活性基团，如环氧丙烷苯基醚等。

5. 填料：无机化合物，如金属粉末，金属氧化物，矿物等。用于改善树脂固化后的收缩率和膨胀系数，提高粘接强度和耐热性，机械强度和耐磨性等。

6. 增塑剂和增韧剂：增塑剂一般为低粘度，高沸点的物质，如邻苯二甲酸二甲酯，邻苯二甲酸二辛酯，亚磷酸三苯酯等，其能增加树脂的流动性，有利于浸润，扩散和吸附，能改善胶粘剂的弹性和耐寒性。增韧剂是一种带有能与主体聚合物起反应的官能团化合物，在胶粘剂中成为固化体系的一部分，从而改变胶粘剂的剪切强度，剥离强度和柔韧性。

7. 其他添加剂：防老化剂，防霉变剂，消泡剂，阻燃剂

颜料等等。

胶粘剂的粘合原理

胶粘剂和物体接触，首先会润湿表面，然后通过一定的方式链接两个物体使之具有一定机械强度的过程称为胶联。此过程都要经过一个液态或类液态向高分子固态转变的过程。

1. 机械理论

胶粘剂必须渗入被粘表面的空隙内，并排除其界面上吸附的空气才能产生粘接作用。

胶粘剂粘接的表面打磨的效果比光滑要好，因为机械镶嵌。由于打磨使表面变得粗糙，表面层的物理性质发生了变化，从而提高了粘接强度。

2. 吸附理论

吸附理论认为，粘接是两种材料之间分子接触和界面力产生所引起的。粘接力主要来源于氢键力，范德华力等分子间作用力。胶粘剂与被粘物的连续接触的过程叫润湿，要使胶粘剂润湿固体表面，胶粘剂的表面张力应小于固体的临界表面张力。所以像特氟龙，PE等低表面能的材料很难粘接。

3. 静电理论

在胶粘剂于被粘接表面上形成双电层而产生静电引力，即相互分离的阻力。所以当粘接低表面能的材料时，可以采用静电处理，从而增加其粘合能力。

4. 弱边界层原理

我们认为当粘接破坏被认为是界面破坏时，往往是内聚破坏或弱边界层破坏。如果杂质集中在粘接表面附件，并与被粘接物结合不牢。当粘接发生破坏时，多数发生在胶粘剂和被粘物表面，但实际上市弱边界层的破坏。所以，我们粘接物体之前，需要仔细清理被粘接表面，确保其干净。

胶粘剂的分类

1. 天然材料

动物胶：骨胶，皮胶

植物胶：淀粉，天然树脂，天然橡胶等

矿物胶：沥青等

2. 合成高分子材料

合成树脂型

合成树脂又分为热塑型和热固型。热塑型有烯类集合物，聚醋酸乙酯，聚醚，聚酰胺，聚丙烯酸酯等。热固型有环氧树脂，不饱和树脂，酚醛树脂，聚氨酯等。

合成橡胶型

主要有氯丁橡胶，丁苯橡胶，丁晴橡胶等。

3. 无机材料

热熔型如焊锡，玻璃，陶瓷等。水固型如水泥，石膏等。硅酸盐，磷酸盐等。

常用胶粘剂类型

1. 环氧树脂胶粘剂

环氧类胶粘剂主要由环氧树脂和固化剂两大部分组成。为改善某些性能，满足不同用途还可以加入增韧剂、稀释剂、促进剂、偶联剂等辅助材料。由于环氧胶粘剂的粘接强度高、通用性强，曾有“万能胶”、“大力胶”之称，在航空、航天、汽车、机械、建筑、化工、轻工、电子、电器以及日常生活等领域得到广泛的应用。

优点：

粘结强度高，适用范围广。

固化收缩率小。

耐腐蚀性及绝缘性能好。

缺点：

固化后一般偏脆，抗冲击性能差。

对表面极性小的材料粘接性能不理想。

固化速度一般比较慢

2. 聚氨酯胶粘剂

聚氨酯胶粘剂是指在分子链中含有氨基甲酸酯基团（－NHCOO－）或异氰酸酯基（－NCO）的胶粘剂。聚氨酯胶粘剂分为多异氰酸酯和聚氨酯两大类。多异氰酸酯分子链中含有异氰基（-NCO）和氨基甲酸酯基（-NH-COO-），故聚氨酯胶粘剂表现出高度的活性与极性。与含有活泼氢的基材，如泡沫、塑料、木材、皮革、织物、纸张、陶瓷等多孔材料，以及金属、玻璃、橡胶、塑料等表面光洁的材料都有优良的化学粘接力。

优点：

粘结力强，初粘力大，韧性好，适用范围广。

突出的耐低温性能。

缺点：

聚氨酯胶粘剂中游离的异氰酸酯单体具有较大的毒性。

耐高温性能一般。

3. 丙烯酸胶粘剂

通过自由基聚合将甲基丙烯酸酯和氯丁橡胶进行接枝共聚，形成高韧性聚合物，加入补强填料，使丙烯酸酯胶粘剂达到高强度、高韧性，同时耐水，耐油污等性能优异。可用于金属、塑料、木材、纸张等材料的粘接。平时我们用的压敏胶，快干胶等都是丙烯酸类型的胶水。

优点：

粘结强度高，适用范围广。

固化速度快。

韧性好。

缺点：

气味较大。

价格相对较高

汽车动力电池组装用胶点解析

1．圆柱电池组装

PC片和镍片/铝片的粘接。

推荐使用双组份丙烯酸结构胶或双组份环氧树脂胶

TIPS选胶小贴士：

目前环氧，丙烯酸的结构胶国内，国外都有生产。建议选择大品牌的，低气味的产品。

2.  圆柱电池与基座的粘接

推荐使用快干胶。

TIPS选胶小贴士：

快干胶并不是万能胶，由于品类很多，需要仔细挑选。快干胶从适用范围上可分为，玻璃专用快干胶，金属专用快干胶 ，塑料橡胶专用快干胶。胶水粘度从5cPs到2500cPs可供选择，还有特殊的啫喱状的快干胶，方便在垂直面使用。固化速度从1秒-60秒，有不同的产品可选。可见不同基材，不同工艺要求，需要的快干胶是不一样的。在产品选择方面，建议尽量选择进口产品。由于产品繁多，如有具体问题，可向上海斐狮公司咨询。

3.     电芯与电芯之间的粘接

推荐使用水性压敏胶。

TIPS选胶小贴士：

目前很多国内外的大厂使用水性压敏胶来粘接堆叠的电芯。水性压敏胶可生产线喷涂，易于自动化生产，同时具有环保，良好的粘接性能等优点。但并不是所有的水性压敏胶都适用于动力电池。建议选购国外大厂或国内专用于锂电行业的产品。如有具体问题，可向上海斐狮公司咨询。

4. 电池的散热

我们都知道电池工作时温度会升高，帮助电池散热就成为一项必不可少的工作了。

推荐使用导热胶或导热胶片。

导热胶：导热胶根据用途可分为两类，导热灌封胶和导热结构胶。顾名思义，导热灌封胶是灌注在电池里，充分包裹电池使其产生的热量随时可以被散出去。导热结构胶主要是把电池粘接在导热板上，这样电池的热量通过导热胶传到导热板上被疏散掉。

导热胶片：导热胶片主要是包围在电池周围或垫在电池与导热板之间，起到导热的作用。

TIPS选择小贴士：

导热胶和导热胶片各有自己的优缺点。导热胶和电池接触充分导热效率高，但如果有单个电池损坏，拆卸维修比较麻烦。导热胶片使用方便，便于维修，但导热效率要低一些。具体选择可根据pack的结构来定。

5.  Pack 箱体密封

为保证PACK密封防水，电池组不会因为进水而短路，各生产厂家对PACK外壳防护设计各有不同，在市场中常用密封圈、泡棉、密封胶等多种方案；无论采用哪种方案首先需要满足防护等级IP67，其次还需要能够实现自动化生产，缩短生产周期。

推荐使用密封胶或密封圈

TIPS选择小贴士：

密封圈多为橡胶或泡棉材质，相对于密封胶来说使用方便，易于返修，但容易出现密封不严的情况，而且密封寿命短。密封胶密封效果好，但维修时pack想比较难打开，返修后需要二次打胶。可根据厂家的需求选择不同的方案。

Pack密封胶选用：

目前常用的有三种材料的密封胶，有硅胶，聚氨酯胶，改性硅烷胶。改性硅烷密封胶胶相对硅胶和聚氨酯胶有其独特性，相对来说推荐使用改性硅烷密封胶。

什么是改性硅烷

硅烷改性聚醚密封胶又称有机硅改性聚醚密封胶和端硅烷基聚醚密封胶，它是一种以端硅烷基聚醚(以聚醚为主链，两端用硅氧烷封端)为基础聚合物制备的高性能环保密封胶。因其兼有硅酮密封胶和聚氨酯密封胶的优点和长处，表现出优良的耐候性、耐久性，高的抗形变位移能力，良好的粘结性、涂饰性、环境友善性，低玷污性、低黏度和优良作业性等优点，已越来越得到国内建筑行业的关注，而在工业领域如汽车制造、轨道交通、集装箱制造、设备制造、电子电气等领域也正得到越来越多的推广运用

改性硅烷胶与硅胶和聚氨酯胶的对比：

改性硅烷密封胶的特点

1. 对基材粘结的广泛性。

由于基础聚合物（端硅烷基聚醚）的低表面能和高渗透力，使其对多数无机、金属和塑料基材具有良好的湿润能力，从而对基材能产生良好黏附性。适用于几乎所有常用材料的粘接。

2. 优良的耐候性、耐久性

端硅烷基聚醚以聚醚为长链，以硅烷氧基封端，聚醚长链具有低不饱和度、高分子量且分布窄的特点，端基是可水解的硅氧烷基团。硅烷改性聚醚密封胶经过室温湿固化会形成Si—O—Si键为交联点的以柔性聚醚长链相连接的网络结构，这种体系不仅具有优良的耐候性、耐水性、耐老化和耐久性能，而且能有效地抑制和避免密封胶经长期使用后表面裂纹的产生。

下图为胶水耐候性的对比：

3. 食品级的环保性

端硅烷基聚醚是以硅烷氧基封端聚醚的长链结构，不会像聚氨酯密封胶含有毒性的异氰酸酯基团和游离异氰酸酯。端硅烷基聚醚粘度低，具有良好的作业性，无需使用有机溶剂调节配方的工艺操作性能，因此，硅烷改性聚醚胶可以完全做到不添加任何有机溶剂，其总挥发性有机物（VOC）非常低。可做到食品级。

4. 可涂布性

普通的硅酮密封胶表面不能刷漆上色，只能根据用户需求调配成用户所需的颜色；而硅烷改性胶可刷漆上色，具有较好的可涂饰性。