家具材料胶粘剂
装饰用胶粘剂，是指在装饰材料制品生产和装饰装修工程施工、修补时所用的胶粘剂，被胶结的材料有水泥制品、石膏制品、有机、无机纤维及其制品、玻璃陶瓷制品、竹木材料及其制品、装饰纸、塑料、织物、金属等。胶粘剂自古以来都在建筑和装饰装修中使用，如糯米浆、浆糊、骨胶、虫胶、石灰膏、石膏、水泥等，随着现代建筑技术的发展要求和合成树脂工业的发展，现代建筑和装饰装修胶粘剂的品种开发和应用日益剧增。我国现代建筑和装饰装修用胶粘剂发展起步较晚，七十年代北京地区将聚乙烯醇缩甲醛胶水（107 胶）和水玻璃复合水泥胶用于建筑工程装修，随着新型墙体材料的问世与复合应用技术需要，由国家建材、建工部门率先立项开发研究。建筑和装饰装修胶粘剂对减少湿作业，降低劳动强度，提高工作效率，美化装饰效果，保证装饰工程质量等方面均显示出良好效果。
9.1 概述
9.1.1 胶粘剂分类
由于胶粘剂的兴起和发展非常迅速，现今的品种和牌号很多。其分类，目前国内外尚无统一性规范，常见的有两种分类法。一类是按粘结固化物料成份而分；另一类是按建筑工程被粘接的基材或建筑制品被粘结的材料名称而分。按第一类划分，大体上可分为十三大类：（1）环氧树脂；（2）酚醛、脲醛树脂；（3）丙烯酸树脂；（4）聚氨酯树脂；（5）聚酯聚酰胺树脂；（6）橡胶类；（7）乙烯醛聚合类；（8）合成树脂一橡胶混合类；（9）有机硅、有机氟树脂；（10）胶粘带类；（11）热熔胶类；（12）无机胶粘剂类；（13）其它胶粘剂。另外一种分类，是配合目前我国新型建筑材料的开发和工程应用所采用的常见分类法，大致可划分为八类：（1）装饰墙纸、墙布胶粘剂；（2）塑料地板胶粘剂；（3）竹、木材料胶粘剂；（4）塑料管（件）胶粘剂；（5）防水卷（片）材胶粘剂；（6）装饰面砖、瓷砖、马赛克胶粘剂；（7）装饰石材大理石、花岗石胶粘剂；（8）装饰金属材料胶粘剂。
9.1.2 胶粘剂的性能
胶粘剂的主体材料，可以说基本上是复杂的聚合物共混体，是一种多相结构材料，其性能与组成和结构密切相关。因此，了解粘结剂的性能与构成的关系，将为胶粘剂的配方设计、合成制备、合理选择与正确使用等提供依据。
1、胶粘剂性能与聚合物结构因素的关系
聚合物结构因素包括分子结构、分子量及其分布、极性、结晶性、柔顺性、交联度、形态结构等。
2、胶粘剂的性能与组成物的关系
胶粘剂性能优劣的评价，主要包括粘接强度、耐热性、耐寒性、耐冷热交变性、耐水性、耐酸碱性、耐溶剂性、耐老化性等，这些性能无一不同胶粘剂的组成与结构有关。
(1)粘接强度
粘接强度是胶粘剂的重要性能指标，按受力种类分为抗拉强度、剪切强度，不均匀扯离强度、剥离强度、抗冲击强度、抗弯强度等。对于不同类型的胶粘剂，其强度有很大的差别。树脂型和树脂橡胶混合型的胶粘剂，其剪切强度和抗拉强度都比较高，剥离强度和抗冲击强度都比较低，而橡胶型胶粘剂恰恰相反。除了基体聚合物结构本身的影响外，在胶粘剂中所配合的助剂也有很大影响，如加入高温固化剂固化的环氧胶强度和耐久性就比室温固化的要好；加入适量的增韧剂，可以提高脆性树脂配成的胶粘剂的粘接强度；加入适当的填料，不仅可以降低成本和收缩，而且也使粘接强度大幅度提高。加入合适而少量偶联剂，可以大大提高粘接强度和耐久性。
(2)耐热性
耐热性是由组成胶粘剂的树脂、橡胶、固化剂、填料和固化方法决定的。其聚合物本身分子组成含有苯环、杂环或带有庞大侧基、或是能够结晶、交联或加入耐温填料，都会有较高耐热性。如酚醛-有机硅，使用温度可达482℃；酚醛型环氧树脂可使用到260℃；环氧-芳胺使用到149℃；而环氧-脂肪胺只能使用到82℃。
(3)耐寒性
当温度降低时，聚合物出现脆性，常以脆化温度衡量聚合物的耐寒性，脆化温度越低，耐寒性越好。如天然橡胶和丁苯橡胶的脆化温度都在-60℃；而聚氨酯脆化温度可达-151℃；可是聚丙烯脆化温度只能达-18℃。
(4)耐溶剂性
胶粘剂的耐溶剂性能与结构有关，线性结构的热塑性胶粘剂如过氯乙烯胶粘剂耐溶剂性就差；而热固性胶粘剂如环氧树脂、不饱和聚酯树脂等胶粘剂耐溶剂性就较好。
(5)耐酸碱性
胶粘剂的耐酸碱性主要取决于聚合物本身的耐酸碱性，也与固化剂和填料的种类有关。
(6)耐水性
胶粘剂的耐水性由吸湿性决定，而吸湿性与聚合物的种类和所用填料有关。一般来说，聚合物结构中含碳、氢和氟的吸湿性很低；含氧和氯的次之；而含有氮的可显著增加。
(7)耐磨性
胶粘剂的耐磨性主要是由聚合物的耐磨性决定，当然，加入一些耐磨填料也可提高耐磨性。
(8)耐老化性
聚合物受到光、氧、热等外界因素的作用，而使性能劣化的现象称之为老化。建筑、胶粘剂是否容易老化，能否长期使用，是人们非常关心的问题。回答是，胶粘剂也会老化，但由于胶粘剂使用部位多处于被粘物中间，不易受光和氧的直接作用，即使是受高温作用，因胶层不直接与空气接触，所以，作为胶粘剂的老化应比普通的塑料和橡胶缓慢得多。只要使用温度不高于胶粘剂组成中聚合物受热分解温度，对粘接强度就不会有大的影响。
9.1.3 胶粘剂的选用原则
家具生产中，为了获得良好的胶合效果，达到预期的胶接目的，必须选择合适的胶黏剂。一般可根据以下几方面来考虑。
(1)根据被胶接材料的种类和性质
被胶接材料的种类繁多、性质各异，对被胶接材料的性质了解越全面，选用的胶黏剂才能越合适，胶合的质量也越理想。
被胶接材料有金属、橡胶、塑料、木材、织物和陶瓷等。胶合可以在同类材料之间进行，也可以在不同类材料之间进行。目前木材加工工业中的胶合，已不仅限于木材与木材之间，还有木材与塑料、木材与金属、木材与织物、塑料与金属之间的胶合。因此在选择胶黏剂时要兼顾两者的特性，才能得到较好的胶合质量。木材与金属的胶合。金属及合金表面致密、强度高，宜选用改性酚醛树脂、改性环氧树脂、聚氨酯树脂类等胶黏剂。木材与纸张及织物的胶合。木材、纸张和织物等多孔性材料，宜选用水基或乳液胶黏剂，如脲醛树脂胶和聚醋酸乙烯酯乳液胶。两个被胶接物表面接触不紧密或缝隙较大时，应选用黏度较大或加有填料的胶黏剂。若被胶接物耐热性差或对热敏感，则应选用室温固化的胶黏剂。因此，不同性质的被胶接材料，应选用不同的胶黏剂。现简要地列于下表供参考。
(2)根据胶黏剂的性能
各种类型的胶黏剂，由于配方不同其性能也各有差异，如状态、固体含量、pH 值、黏性、适用期、固化条件、胶合强度、收缩率、线膨胀系数、耐水性和耐老化性等，这些性能都是选用胶黏剂时必须予以考虑的。如冷压工艺应选择黏度大、固体含量高和固化快的胶黏剂。胶合木材时，胶黏剂的pH 值不宜过低，一般不应低于3.5。强酸会促进木材的水解作用而降低木材的强度。胶合强度是选择胶黏剂的重要依据。对木材而言，不应盲目地追求过高的胶合强度，而应注意胶合强度的稳定性。木材是多孔性材料，胶黏剂的适当流动性能保证胶黏剂均匀地分布于木材表面，适当的黏度则保证胶层的一定厚度，不致使胶液过分流失而缺胶或胶层过厚。热塑性胶黏剂耐热性差，受力时易发生蠕变，因此长期受力的胶接件不宜选用热塑性胶黏剂，只能用热固性胶黏剂。胶黏剂的耐热性是不可忽视的，各类胶黏剂的耐热范围如下：橡胶类60—80℃，热塑性树脂类60～120％：，环氧树脂类80～200℃，酚醛树脂类200～300％。胶黏剂的老化问题也很重要。老化是高分子材料的固有特性，胶黏剂也不例外。不同的胶黏剂，其耐老化性能也各不相同，如聚醋酸乙烯酯胶黏剂、聚酯和聚氨酯胶黏剂等耐水和耐热老化性差，而酚醛和改性环氧树脂胶黏剂等耐老化性能很好。
(3)根据胶合制品的使用条件
胶合制品受周围环境的影响，这些环境因素包括温度、湿度、光辐射和雨雪等。胶黏剂在高温下强度急剧下降，并且产生热老化。湿度对胶合强度影响也很大。木材胶合制品有用于室内，也有用于室外的。如生产室外家具用胶合板必须选择高耐水性和高强度的酚醛树脂胶黏剂，而生产室内家具用胶合板则可选用脲醛树脂胶黏剂。
(4)根据胶合制品的受力情况
胶合制品的使用都要受到一定力的作用，受力较大的胶合要选用结构型胶黏剂，通常为热固性树脂。这类树脂固化后形成三维交联结构，环氧树脂和酚醛树脂是常用的结构型胶黏剂。受力不大的场合可选用热塑性胶黏剂，如聚醋酸乙烯酯乳液胶等。
不承受荷载，仅用来胶合定位，保证一定胶合强度的非结构胶黏剂是很多的，如动物胶和植物胶可用于木材、皮革、织物和纸张等胶合，脲醛树脂胶黏剂、合成橡胶胶黏剂、聚醋酸乙烯酯乳液胶黏剂和聚酯树脂胶黏剂等也可选用。
(5)根据胶合目的与用途
在应用胶黏剂时往往是某一方面用途居于主导地位，应视其具体情况来选择胶黏剂，例如连接，就要求强度比较高的结构胶黏剂。对于大面积胶合和大规模生产，胶黏剂的固化速度不能太快，要有比较长的适用期。
(6)根据工艺可行性
要获得理想的胶合效果，除选用适当的胶黏剂外，还要考虑是否具备所要求的工艺条件。有的胶黏剂在室温固化，有的需要加热，有的还要加压，有的需热压结合。工艺上最简单的是室温固化和单组分的胶黏剂，例如聚醋酸乙烯酯乳液胶黏剂、氯丁橡胶胶黏剂、室温固化型环氧树脂胶黏剂。在自动化生产线上不允许固化时间过长，就要选用快速固化的胶黏剂如热熔胶。
9.2 天然胶粘剂
天然胶粘剂是人类最早利用的胶粘剂，从浆糊到骨胶、生漆、酪朊等，至今仍在使用。由于原料规模的限制，天然胶粘剂不能满足需要。随着合成树脂工业的飞速发展，合成树脂胶粘剂取代了大部分天然胶粘剂。石油及煤炭资源日益枯竭使人们对可再生资源利用有了重新认识，天然胶粘剂的利用受到重视。现代加工工艺也使天然胶粘剂的综合性能有所改善。
9.2.1 蛋白质胶粘剂
植物蛋白质和动物蛋白质都可以用来制做胶粘剂，主要有：皮骨胶、鱼胶、血胶、豆胶、酪朊胶和植物蛋白胶。
1、皮胶和骨胶
干燥的骨胶平均含水率11%——18%，比重约为1.27。颜色、外形和性能随原料及制造方法不同而略有不同。加水分解后除去杂质便成为明胶。骨胶以牲畜骨为原料，先在石灰浆中浸泡，然后水洗、中和，再用温水浸泡，浸出液脱水干燥制成胶粒。用牲畜皮制成的称做皮胶，用鱼头、鱼骨制成的叫鱼胶，用黄鱼肚制成的鱼鳔粘接性能很好，用于制造乐器和红木家具。这些胶的成分及使用性能都与骨胶接近。骨胶胶液是典型的不均匀分散胶体，即溶胶。在40℃以上呈粘流态，比较稳定，其粘度随温度、含盐量、PH 值变化。在一定浓度下，30℃以下变成凝胶，再次加热超过40℃时凝胶熔解为溶胶。温度过高时会引起蛋白质分解。皮、骨胶干燥的胶层加热可以重新软化，其熔点在18——32℃。冷却后重新凝固。它属于热塑性胶粘剂。
动物胶的优点是对木材、纸张等附着力好，胶合强度较高，调制方便，胶层弹性好，对刀具磨损小。胶合中压力要求较低(一般为500——700kPa)，对木材无污染。它的主要缺点是，容易被微生物和菌类寄生变质，胶层固化时收缩明显，胶层厚时引起内应力而降低胶合强度。在使用过程胶液必须保温在40℃以上，操作不便。除在木制家具中应用外，皮、骨胶广泛用于火柴工业、印染和砂纸、砂带、皮革等。由于皮胶和骨胶粘度不同，制备木工用胶时，皮胶的浓度应比骨胶大些，常在30%——50%范围内。一次配胶以1——2 天用完为宜。皮、骨胶的干状胶合强度较高，但耐水性、耐霉性差，用甲醛改性可以改善。甲醛不能直接加入胶液，否则会使胶液立即凝固而报废。一般将胶液和甲醛液（福尔马林）分别涂于两胶合面，然后将胶合部件合拢压紧。这样可以有效提高耐水性、耐腐性和加快固化速度。能提高耐水性的助剂还有聚甲醛、乌洛托品、重铬酸钾等。干燥的骨胶应先在冷水中浸渍24h，待充分润胀后再间接加热，使之在60℃以下（水浴）溶解，然后稀释到规定浓度。粉末状胶也可以直接加温水溶解，但应充分搅拌以防结块。配制胶液时应用镀锌钢板容器，在钢或铜制容器中长期
加热胶会变色。视材料软硬胶合压力可适当调整。冷压时间为16——24h。若采用高频加热，数分钟就可以。涂胶后的胶合件应立即贴合。时间过长、胶液温度过低或胶液浓度过高都会产生凝胶现象，轻则导致强度下降，重则造成粘合失效。
2、血胶与豆胶
血胶是以多种血液蛋白质组成的混合物，豆胶是以豆饼提取的大豆蛋白质制备的胶粘剂。这两种蛋白质胶曾在胶合板制造中大量使用，随着合成树脂胶粘剂的发展其使用量日益减少。现在血胶主要用于猪血-老粉腻子，少量豆蛋白胶合板用于无臭味食品包装。
9.2.2 碳水化合物胶粘剂
淀粉，纤维素，阿拉伯树胶和海藻酸钠等植物产品都是碳水化合物，都可以制成胶粘剂。这些胶粘剂使用方便，无毒无嗅，可以在有卫生要求的环境使用。它们耐水性和耐菌虫性差，通过改性后可以改善。在室内设计中常用纤维素类胶粘剂做内墙涂料和醋酸乙烯类胶的增粘剂。纤维素是构成植物细胞壁的主要成分，在木材和棉纤维中含量分别为75%和90%以上。其主要成分为β—1.4 葡萄糖缩合物。纤维素完全是直链结构，结晶部分较多。可以酯化或醚化生成各种衍生物，这些衍生物可用做胶粘剂。在室内装饰工程中使用的主要是醚类衍生物。做胶粘剂的纤维素醚类衍生物主要有甲基纤维素、乙基纤维素、羟甲基纤维素和羟乙基纤维素等。甲基纤维素是由氯甲烷或硫酸二甲酯与纤维素在碱性条件下作用而成，也可以由纤维素与甲醇在脱水剂存在条件下作用而成。产品为灰白色纤维状粉末，不溶于乙醇、乙醚，溶于冰醋酸，用做纸张定型剂。水溶性产品用做胶粘剂、增粘剂和乳胶稳定剂。乙基纤维素主要用氯乙烷醚化纤维素而制成，产品为白色粒状热塑性固体，性质随乙氧基含量而变化。醚化度在0.7-1.3 的乙基纤维素具有水溶性。乙基纤维素胶粘剂用途与甲基纤维素相似。
羟甲基纤维素（CMC）是用一氯醋酸与纤维素在碱性条件下作用而成。普通产品醚化度为0.5-0.8，可以溶于水。溶液具有较高粘性，温度变化不会导致凝胶。产品用于纸张和木材粘接，也用作内墙涂料增粘剂。羟乙基纤维至少（HEC）是用氧化乙烯与纤维素在碱性条件下作用而成。当每个葡萄糖基上的氧化乙烯反应度为0.64 以上时，产品可溶于水，主要用作聚醋酸乙烯酯乳液的增粘剂。
9.2.3 其它天然树脂胶粘剂
木质素、单宁、生漆、松香、虫胶和沥青等天然树脂的化学组成不同，但都可以在一定条件下做为胶粘剂使用。其中木质素、单宁主要用来代替苯酚生产酚醛树脂，用于刨花板、胶合板制造。生漆、松香和虫胶在室内装饰工程中应用较少。沥青则是常用的室内防水胶粘剂。用做胶粘剂的主要是石油沥青，它是原油经常压或减压蒸馏出轻质液体组分后的残余物，为棕色至黑色带光泽树脂。沥青可以配制热熔型、溶液型和乳液型等三种胶粘剂。其中热熔型沥青胶粘剂可用作室内防水密封粘接材料，溶剂沥青胶和乳液型沥青胶粘剂可用于木地板、聚氯乙烯地板在水泥地上的粘接。
9.2.4 无机胶粘剂
是以无机矿物为原料制成的一类胶粘剂。在室内装饰工程中使用的有水泥、石膏和碱金属硅酸盐等。无机胶粘剂具有不燃烧、耐高温、耐久性好的特点，来源丰富，不污染环境、施工方便。硅酸盐水泥是建筑常用的基础材料之一，在墙体和地板镶贴花岗石板材、大理石板材及瓷砖时，可采用高标号水泥沙浆。在砂浆中添加10%-20%的聚醋酸乙烯酯乳液，可以提高粘接强度和降低砂浆层厚度。水泥还可以与木质刨花混合制造水泥刨花板。石膏的成分为硫酸钙，烧石膏与水混合后可以固化还原为生石膏。石膏大量用于制造石膏板材和装饰部件，石膏浆用于这些板材与装饰部件的粘接和填缝。在石膏中加入部分合成树脂（如脲醛树脂、聚醋酸乙烯酯乳液等）可以使其粘接强度大大增加。硅酸钠是一种气干型的无机胶粘剂，又称水玻璃，硅酸钠是由硅石（二氧化硅）与氢氧化钠加热熔融制成的无色、无臭碱性粘稠溶液，它能以任何比例被水溶解。硅酸钠胶粘剂对于纸张、纤维、玻璃、金属等有较好的粘接效果，可用于金属箔、壁板、胶合板和包装粘接，还可以制做耐酸地坪。
9.3 热塑性高分子胶粘剂
分子结构为线型，且无化学活性的高分子化合物在加热条件下是热塑性的。它可以加热熔融，也可以选择合适的有机溶剂来溶解，能够制成溶液状、乳液状或热熔型的胶粘剂。这类胶粘剂具有柔韧性、耐冲击性，初粘力较强。深剂型或乳液型胶粘剂在挥发分挥发后即可固化成胶层。胶层可以反复加热软化，冷却后又可以固化成胶层。热塑性高分子胶粘剂的另一个特点是保存性能稳定，耐久性好。但是其耐热性、耐溶剂性较差，一般受热到65℃以上时会软化。大部分热塑性高分子胶粘剂在低温下有变脆的趋势。常温长时间受力会产生蠕变，在较高温度下蠕变更为严重。这些缺点使其应用受到了局限，可以采用掺混热固性高分子化合物，引入活性单体共聚后产生交联等方法来改善其分子结构及性能。热塑性高分子胶粘剂包括聚乙烯及其共聚物、聚醋酸乙烯及其共聚物、聚丙烯酸酯类、聚乙烯醇缩醛类、聚氯乙烯和过氯乙烯类等。热塑性高分子胶粘剂的
基本形态有三种；溶液型：高分子化合物溶于水或有机溶剂形成的胶粘剂。胶液涂在被粘物表面，溶剂挥发后形成固化胶层。
乳液型：将高分子化合物以乳液的形式分散在水中，胶液涂在被粘物表面，水分挥发后乳液粒子融结在一起形成固化胶层。
热熔型：各种固体粉料、粉末、胶丝、胶膜等，可以加热熔融粘接。
