第八章 黏合剂 Chapter 8 Adhesives

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1 第八章 黏合剂 Chapter 8 Adhesives
第四节 特种黏合剂

2 第四节 特种黏合剂 一、压敏胶 二、热熔胶 三、厌氧胶
第四节 特种黏合剂 一、压敏胶 二、热熔胶 三、厌氧胶

3 二、厌氧胶 Anaerobic Adhesives

4 主要参考阅读书目 张振英等. 厌氧胶黏剂 /实用胶黏剂应用与制备丛书. 北京：化学工业出版社，2003.5
张军营.丙烯酸酯胶黏剂.北京:化学工业出版社，2006.4 王孟钟，黄应昌. 胶黏剂应用手册. 北京：化学工业出版社，2002 程时远，李盛彪，黄世强编著.胶粘剂/新领域精细化工丛书.北京:化学工业出版社，2001.1

5 （一）概述 1、厌氧胶定义 是利用氧对自由基阻聚原理制成的单组份密封胶粘剂; 在容器内储存时由于与氧（空气）充分接触使胶液保持稳定。
一旦涂胶面隔绝空气后就迅速聚合变成交联状固体聚合物。 如用于金属间隙（如螺纹、平面法兰、圆形零件套装等配合间隙）与氧（空气）隔绝时，因金属离子的催化诱导作用而形成自由基引发聚合，最终固化成为具有优良密封与锁固特性的固体高聚物，即热固性树脂。 厌氧胶又名缺氧胶、绝氧胶、螺丝胶、机械胶。

6 （一）概述 2、厌氧胶的研制与发展 厌氧胶的研制起始于20世纪40年代，1953年美国R.E.Burnett和V.K.Krieble研究甲基丙烯酸多甘醇双酯发现了丙烯酸酯的固化特性，后来通过研究加入过氧化物等助剂，制成第一个机械制造行业具实用价值的胶种，受到机械制造行业的高度重视。 经过数十年的发展，技术日趋完善，已有几大系列适用于机械行业的不同需要。主要分为螺纹锁紧型，管道密封型，预涂型，圆形零件固持型，取代预切式垫片型，结构型，铸件砂眼浸封型等，每一系列又根据工艺要求分为不同强度，不同黏度，不同固化速度的厌氧胶供用户选择。 目前已广泛用于航空、军工、通用机械、交通运输机械、油田、工业与民用管路、模具制造等。由于厌氧胶的使用，才有了无泄漏机械设备的发展。在国内，厌氧胶近几年来皆以30%以上的比例增长，与其它胶粘剂比较，其增长百分比居于前列。

7 （一）概述 3、厌氧胶的特点及性能简介 （1）厌氧胶的黏度可由大分子量（甲基）丙烯酸酯与低分子量的（甲基）丙烯酸酯的相对配比调节，黏度变化范围广，可以是水一样的流体到膏状的黏稠体，黏度调节无需加入低分子量的溶剂，因此固化收缩率小，胶接界面处应力也较小。 （2）厌氧胶在室温下能快速固化，标准产品适用-55℃-150℃工况，特殊型号可耐温至230℃，有极优良耐介质特性。 （3）厌氧胶为单组分，使用时避免了其它胶粘剂所需的繁复称量、混合、配胶，质量稳定，使用方便，用胶量省，便于进行自动化流水作业。 （4）厌氧胶的渗透性，吸振性和密封性优良，对螺纹接头具有防锈作用 （5）厌氧胶非易燃易爆，无溶剂，不挥发，使用时对环境无公害。 （6）从装配间隙中挤出的胶液因与氧（空气）接触不会固化，清除余胶比较方便。 （7）适用于水、油、气介质，不适用氧、臭氧、氯气、液氯及强氧化性介质。不适用于多孔材料，大缝隙工件，非金属材料。

8 磁铁粘合 （一）概述 4、厌氧胶的应用 厌氧胶因其具有独特的厌氧胶固化特性，可应用于锁紧、密封、固持、粘接、堵漏等方面。厌氧胶已成为机械行业不可缺少的液体工具。在航空航天、军工、汽车、机械、电子、电气等行业有着很广泛的应用。

9 锁紧防松-螺纹锁固密封剂 Thread Sealant Adhesives
各种不同条件下使用的机械、设备和车辆，若用螺纹锁固连接，它的松动一般是由于震动造成的、机械磨损产生的。通常的弹簧垫圈、平垫圈、锁紧螺母等螺纹紧固方法，只能保证螺纹与螺纹之间的接触面积在 25% 以下，使用本品可以保证达到 100% 的啮合接触，使锁紧效果大大提高。使用 M10 细牙螺纹,某厌氧胶的锁紧效果见下表. 锁紧方法 松动扭矩 振动前 振动 10h 振动 20h 普通锁紧 107.90 98.10 68.60 平面垫圈锁紧 196.10 176.50 166.70 弹簧垫圈锁紧 127.50 厌氧胶锁紧

10 锁紧防松-螺纹锁固密封剂（续） Thread Sealant Adhesives
胶液在充满螺纹啮合处的所有空隙后，因缺氧而固化，形成不溶不熔的高聚物，填满整个螺纹间隙，使螺纹的接触部位难以产生相对位移，可有效地防止在外力作用下产生微量滑移而松动。胶的粘接强度增加了松动扭矩，防止螺纹自松；胶层具有良好的吸振防松和密封性能。 这种锁紧和密封方法比起常用的机械方法，（如弹簧垫、双螺帽等）不但简单，而且更为可靠。此外，还能简化工艺，提高工效。 如发动机缸体上有许多双头螺栓，为了保证锁紧和密封，往往需加工成盲孔，难度较大。如果使用本品，可以改为通孔，而不必担心泄漏

11 密封防漏-平面密封剂 Flange Sealant Adhesives
法兰 任何平面都不可能完全紧密接触，需防漏密封。 传统方法是用橡胶、石棉、金属等预切式垫片，但由于热胀冷缩及老化或腐蚀等原因会产生永久变形而出现泄漏。 厌氧胶密封 传统垫片

12 密封防漏-平面密封剂（续） Flange Sealant Adhesives
以厌氧胶来代替固体垫片，固化后可实现紧密接触，使密封性更耐久。有了厌氧密封材料的使用，才有了现在无泄漏机器的出现，并延长了机器设备的使用寿命。 挤出的部分因暴露在空气中不固化，可以方便的清除。 工作原理：      初始以液态形式涂在法兰接点的一个表面上，当装配部件时，就地形成密封材料流入凹点间隙及划痕处，实现金属与金属之间100%的接触。在缺氧的条件下，并在金属离子的作用下，一段时间后，固化后形成持久的密封圈，挤出的部分因暴露在空气中不固化，可以方便的清除。 使用方法：     1、 丙酮清洗油污和残余胶体。     2、 在其中一面涂胶，形成一连续封闭胶线，将需密封部位围起。     3、 对准合拢，上紧螺丝，避免错位。     4、 静置30-60分钟定位，4至6小时固化，承压300kg/cm²以上。

13 密封防漏-管路螺纹密封剂 Thread Sealant Adhesives
传统生料带-PTFE 液态生料带-厌氧胶 易拆卸型

14 密封防漏-管路螺纹密封剂（续） Thread Sealant Adhesives
应用范围 适用于航空、造船、汽车及各类通用机械制造中的油管、气管等金属管螺纹密封锁紧。能承受强烈、严苛震动工况，能承压至钢管爆裂值。取代传统的PTFE胶带和密封胶，只在螺牙内缺氧固化，不会堵塞精密过滤装置，安装快速，是目前最先进的螺纹密封剂。 密封机理 在金属螺纹内因缺少氧气即固化为耐老化，耐腐蚀，无毒不溶之热固性弹性塑料。

15 圆柱形零件固持胶 Retaining Compound
圆柱形零件的装配，如轴与孔、轴承、齿轮与轴、套筒等，数十年来一直使用加热后用过盈方法装配，需要较高的加工精度，效率低，由于过盈装配造成的预应力不集中及配合间隙两面不能完全接触，零件往往在使用中出现变形、磨损、破裂等缺陷。 使用圆柱形零件固持厌氧胶可100%填充配合间隙，受力均匀，可消除如键与键槽，轴与轴套中的活动间隙，避免了微震磨损、咬合、扭曲变形等，简化和降低了装配工艺 ，零件使用寿命将更加长久、耐用。目前广泛的应用在电机等机械上。

16 圆柱形零件固持胶（续） Retaining Compound
应用范围：轴承与轴、皮带轮与轴、齿轮与轴、轴承与座孔、衬套与孔等孔轴组合配件。 固持厌氧胶

17 （二）厌氧胶的组成 1、基本组成 丙烯酸酯类单体 引发剂 促进剂 稳定剂 填料 染料和颜料 增稠剂和增塑剂
厌氧胶促进剂 1、基本组成 丙烯酸酯类单体 引发剂 促进剂 稳定剂 填料 染料和颜料 增稠剂和增塑剂 丙烯酸酯类单体是厌氧胶的主要成分,占厌氧胶总质量80%-95%. 包括丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯或其低聚物.

18 （二）厌氧胶的组成 2、聚合单体类型 (1)聚醚型丙烯酸酯 应用最多、最早的一类 优点：原材料便宜易得，制造工艺简便，通用性广。
缺点：因分子结构中含较多的醚键，耐热性和耐水性较差。 举例：丙烯酸缩乙二醇酯

19 （二）厌氧胶的组成 2、聚合单体类型（续） (2)聚酯型丙烯酸酯 优点：含较多交联结构，内聚力较大。含较多极性基团，粘接力较大。
缺点：黏度较大（无低沸点物质）。 举例：三甲基丙烯酸三羟甲基丙烷酯

20 （二）厌氧胶的组成 2、聚合单体类型（续） (3)环氧型丙烯酸酯 ◆环氧树脂主要性质 由低分子环氧化合物与丙烯酸反应制备
极性结构：对金属、陶瓷、 玻璃、混凝土等具有优良的附着力 环氧树脂及其固化物的性能特点    (1)力学性能高。环氧树脂具有很强的内聚力，分子结构致密，所以它的力学性能高于酚醛树脂和不饱和聚酯等通用型热固性树脂。    (2)粘接性能优异。环氧树脂固化体系中活性极大的环氧基、羟基以及醚键、胺键、酯键等极性集团赋予环氧固化物以极高的粘接强度。再加上它有很高的内聚强度等力学性能，因此它的粘接性能特别强，可用作结构胶。    (3)固化收缩率小。一般为1％～2％。是热固性树脂中固化收缩率最小的品种之一(酚醛树脂为8％～10％；不饱和聚酯树脂为4％～6％；有机硅树脂为4％～8％)。线胀系数也很小，一般为6×10-5/℃。所以其产品尺寸稳定，内应力小，不易开裂。    (4)工艺性好。环氧树脂固化时基本上不产生低分子挥发物，所以可低压成型或接触压成型。配方设计的灵活性很大，可设计出适合各种工艺性要求的配方。    (5)电性能好。是热固性树脂中介电性能最好的品种之一。    (6)稳定性好。不合碱、盐等杂质的环氧树脂不易变质。只要贮存得当(密封、不受潮、不遇高温)，其贮存期为1年。超期后若检验合格仍可使用。环氧固化物具有优良的化学稳定性。其耐碱、酸、盐等多种介质腐蚀的性能优于不饱和聚酯树脂、酚醛树脂等热固性树脂。    (7)环氧固化物的耐热性一般为80～100℃。环氧树脂的耐热品种可达200℃或更高。    (8)在热固性树脂中，环氧树脂及其固化物的综合性能最好。 刚性结构：→耐热性↑ 柔性结构：→耐冲击↑

21 （二）厌氧胶的组成 2、聚合单体类型（续） (3)环氧型丙烯酸酯（续） 双酚A型环氧树脂 优点：原材料便宜易得，制造工艺简便，通用性广。
单体分子含苯环，提供了良好的刚性和耐热性； 含醚键，能提供良好的柔韧性； 有羟基和酯基，提供良好的粘接力，并可通过羟基的进一步反应改性以满足某些用途的需要； 甲基丙烯酸上的侧甲基能保护酯键，耐水性和耐化学品性能好。 缺点：黏度较大，需与其他低黏度单体或稀释剂配合使用。 举例：双酚A环氧丙烯酸酯 双酚A型环氧树脂

22 （二）厌氧胶的组成 2、聚合单体类型（续） (4)带极性基团丙烯酸酯
特点：含极性基团 , 粘接力强 , 大多与其他单体配合使用 , 能提高厌氧胶粘接强 ①带羧基(甲基)丙烯酸酯 由带羟基的(甲基)丙烯酸酯与二元酸酐合成

23 （二）厌氧胶的组成 2、聚合单体类型（续） (4)带极性基团丙烯酸酯(续) 甲基丙烯酸羟丙酯 ②带羟基(甲基)丙烯酸酯
由 (甲基)丙烯酸酯与多羟基化合物合成 甲基丙烯酸羟丙酯

24 （二）厌氧胶的组成 2、聚合单体类型（续） (4)带极性基团丙烯酸酯(续) ③含氮(甲基)丙烯酸酯
由异氰酸酯(如TDI)与带羟基(甲基)丙烯酸酯合成 主链上含氨基甲酸酯键，具有较好的粘接强度和耐水性、耐热性，常用来制作弹性密封剂。 TDI与甲基丙烯酸羟丙酯加成物

25 （三）厌氧胶的固化机理 不饱和单体（双键）自由基聚合反应
氧对自由基聚合具有阻聚作用，厌氧胶在容器内储存时由于与氧（空气）充分接触使胶液保持稳定，不会聚合固化。 当涂胶面隔绝空气后，在组分中的引发剂及促进剂作用下，单体迅速连锁聚合变成交联状固体聚合物。 用于金属间隙（如螺纹、平面法兰、圆形零件套装等配合间隙）与氧（空气）隔绝时，因金属离子的催化诱导作用而形成自由基引发聚合，最终固化成为具有优良密封与锁固特性的固体高聚物，即热固性树脂。

26 （四）厌氧胶的通用制造方法 1、厌氧胶液的制备 2、厌氧胶液黏度的调节
胶液的制造本身较简单，一般情况下就是将各组分按比例和顺序混合后，搅拌均匀即可。 通用聚合性单体、引发剂、稳定剂等大多有商品出售。 关键问题时制造特殊类型的聚合性单体及促进剂。 2、厌氧胶液黏度的调节 厌氧胶使用场合不同，对黏度要求不一样。封固螺丝，希望流动性好，需低黏度厌氧胶；法兰面箱体结合面需要糊状高黏度厌氧胶。 厌氧胶增稠的方法主要采用加入可溶于胶液的高聚物，加入量1%-3%，增稠同时还可调节强度。

27 3、厌氧胶固态化 为了使用方便，可将厌氧胶固态化； 厌氧胶固态化最成功的例子是微胶囊化。 预涂螺纹密封剂 螺纹锁固预涂干膜胶
微胶囊制备：采用机械搅拌将厌氧胶分散到含有分散剂（聚乙烯醇或聚丙烯酸钠）的水中成小液滴，通过特定方法使液滴外层聚合成膜而又马上终止。空气透过囊壁维持胶液稳定。 微胶囊使用：将小胶囊通过PVA水溶液制成糊状物，通过涂抹将小胶囊封固在螺纹槽中，制成专用螺丝。 胶液固化：螺丝装配时，通过接触面间挤压使囊壁破裂，胶液流出，在不接触空气时迅速聚合固化。 预涂螺纹密封剂 螺纹锁固预涂干膜胶