粘结剂

将松散的铸造砂粘结在一起，使之成为型砂或芯砂的造型材料。粘结剂和砂粒混合后，包覆砂粒成为粘结剂膜，使砂粒互相粘连起来（见图），从而赋与砂型和型芯以足够的强度。使其在搬运、组装和浇注过程中不致变形和破碎。中国古代铸造所用泥型（古代称为陶范）的基本材料是粘结能力很强的粘土。随着技术的发展，泥型中夹有大量砂粒，并逐渐以砂子为主要材料，则粘土就成了粘结剂。粘土至今仍在广泛使用。后来相继出现各种无机和有机粘结剂，如植物油、松香、糊精、水玻璃及合成树脂等。1943年德国J.克罗宁发明用酚醛树脂作粘结剂制造薄壳砂型。1947年捷克斯洛伐克L.彼德热拉用水玻璃作为型砂粘结剂，吹CO2气体使其硬化,制成砂型和型芯。这两种粘结剂的应用开辟了砂型和型芯以化学方式硬化的新途径。化学硬化就是将少量硬化剂加入到某些有机或无机粘结剂中，通过它们之间的化学物理作用，达到使砂型和型芯在短时间内硬化的目的。化学硬化砂型浇出的铸件尺寸精度、表面光洁度和生产率都大为提高，很快得到广泛使用。自50年代后期起，各国陆续采用呋喃树脂粘结剂，在加热的芯盒中制芯1～2分钟后，型芯即能硬化。

较理想的型砂粘结剂应具有的特性是：①液体粘结剂的粘度低,混砂时容易与砂粒混合均匀,而且混好的型砂流动性好，可以制成形状复杂的、准确反映模样表面形状的砂型和型芯。②硬化速度快，最好不经加热就能硬化，以节约能源和使用价格低廉的非金属或铝合金模样和芯盒。如能采取先硬化、后脱模的方法，就可显著提高铸件的形状和尺寸精度。③硬化后强度高，能用来制造形状复杂、截面细薄的型芯，并可减少粘结剂加入量，以便降低铸件生产成本和减少浇注过程中气体发生量，减少铸件产生气孔缺陷的可能性。④发气量少，要求粘结剂受热发气缓慢、量少。对于铸钢和球墨铸铁等类铸件还要求粘结剂的含氮量低，以防止产生皮下气孔、针孔等缺陷。⑤溃散性好，粘结剂受到高温作用能自行分解溃散，以防止铸件凝固后产生内应力、裂纹，并使铸件容易清砂。此外，还要求粘结剂不易吸潮或变质，混砂后可使用时间长，不粘附模样和芯盒，对人体无害，对环境无污染，来源丰富，价格低廉等。

由胶黏剂与被粘物形成的粘合存在着吸附作用与吸附理论、静电作用与静电理论和扩散作用与扩散理论这三种理论解释。 

1、吸附作用与吸附理论吸附理论认为粘结力主要产生与胶粘体系的分子作用，存在两个阶段，第一阶段是液体胶黏剂分子借助于热布朗运动向被粘物表面扩散，使两者所有的极性基团或链接相互接近。第二阶段是吸附力的产生，当胶黏剂和被粘物两种分子间的间距达到1-0.9mm时，两种分子便会产生吸附作用，直至他们之间的距离达到最大稳定的状态，粘结力的大小与胶黏剂的极性有关，但主要是取决于胶粘体系分子在接触区的稠密程度。

2、静电作用与静电理论当胶黏剂-被粘物体系是由一种电子给予体-电子接受体的组合形式时，就会在界面区两侧形成双电层，双电层电荷的性质相反，从而产生了静电吸引力。但静电作用仅存在于能够形成双电层的黏合体系，因此不具备普遍性，且绝对不是对黏合起主导作用的因素。

3、扩散作用与扩散理论两种聚合物在具有相容性的前提下，当它们相互紧密接触时，由于分子的布朗运动或链段的摆动会产生相互摆动的现象，扩散结果导致界面的消失和过渡区的产生，黏合体系的扩散作用产生了牢固的黏合结构。在黏合体系中适当降低胶黏剂的分子量有助于提高分散系数，改善黏合性能。聚合物分子链排列堆积的紧密程度不同，其扩散行为有显著的不同。大分子内有空穴或分子间有空洞结构者扩散作用就比较强。扩散作用还受到两聚合物的接触时间、黏合温度等因素的影响。一般是接触温度越高，时间越长，其扩散作用也越强，由扩散作用产生的粘合力就越高。

尼龙是一种韧性很好的材料，分子中有大量的酞胺基和端梭基等，可以和环氧基发生反应，生成新型交联结构的高分子材料。可大大提高环氧胶粘剂的胶接强度和韧性。刘开庆网用石油发酵尼龙作为基本材料，进行了环氧胶粘剂的改性研究，该尼龙是由8-24个碳原子碳链组成的混合二元酸和混合二元胺共聚而成，酞胺键含量低，所以吸水率低于其它尼龙品种，同时具有耐磨系数小，柔韧性好等优点。用该尼龙与环氧树脂混合制得的胶粘剂其剪切强度可以达到45MPa以上。聚矾改性环氧树脂胶粘剂是20世纪70年代研发的一种新型航空结构胶粘剂，与环氧一丁睛和环氧一尼龙等胶粘剂相比，聚矾结构上的独特性(二苯矾基、醚链和异丙叉链)赋予其优良的特性，即二苯矾基赋予聚枫耐热性和抗氧化性;醚链和异丙叉的存在可以改善聚矾的加工性，醚链亦赋予聚枫以韧性。因此，用它改性环氧树脂制备的胶粘剂在很宽的使用温度范围(-55-175cC)内，具有高强度，高韧性的优良综合性能网。杨卉等研究了不同分子量的环氧预聚物对双酚A型双官能团环氧树脂/聚矾(PSF)/固化剂(二氨基二苯基矾，DDS)体系相分离结构的影响。研究发现:环氧预聚物分子量较小时，凝胶点和玻璃化是影响相结构的关键因素;环氧分子量较大时，环氧扩链后粘度的变化则成为抑制相分离的重要因素。电子显微镜(SEM)结果表明改变环氧预聚物分子量可以达到调控相结构的目的，随着预聚物分子量的增大，体系的微区尺寸减小。

1.根据被粘接材料的化学性质来选择

被粘接材料有的是含有一些极性基团，因此必须选择可与它起化学反应的粘合剂，这样可以提高接头的强度。

2.根据被粘接材料的物理性质来选择

它包括被粘接材料的表面张力，对粘合剂中溶剂的溶解度，以及被粘接材料的表面特性，如刚性、弹性、韧性等。

3.根据胶粘接头的特殊要求来选择

因为粘接材料有各种各样，使用的场合和条件也是千变万化，因此必须根据对粘结接头的具体要求来选择合适的粘合剂，它包括了抗张、抗弯、抗剥离及抗冲击等力学强度和耐高温、耐水、耐油、耐低温等性能以及光学、电磁等特殊功能。

4.根据需要固化的条件来选择

粘合剂的固化受到温度、压力、时间及空气等条件的影响，有的粘合剂需加热固化，有的需加压固化，有的则需隔绝空气，因此应根据使用场合需要的条件选择相应固化条件的粘合剂。