中國粉體網訊 膠粘劑是一類廣泛應用于各個行業的精細化工產品，是指能在兩個物體表面間形成薄膜并把他們牢固粘接在一起的材料。膠粘劑一般由粘接料(基體樹脂)、固化劑、增韌劑、稀釋劑和改性劑（填料）等組分配制而成，廣泛應用于包裝、電子電器、建筑材料、汽車與交通運輸、機械制造、新能源、醫療衛生、航空航天等領域。
1膠粘劑分類及填料改性
按化學成分，膠粘劑可分為有機硅膠粘劑、聚氨酯膠粘劑、環氧樹脂膠粘劑、丙烯酸類膠粘劑、合成橡膠類膠粘劑等。
用填料改性各類膠粘劑已是一種常見且有效的改性方法，可以通過加入填料增加膠粘劑的體積，從而降低成本;同時填料的加入也可以改善膠粘劑本身耐熱性差，固化收縮率高、硬度低以及粘度不穩定等問題，對于擴大膠粘劑的使用范圍有著積極的意義。常見填料有碳酸鈣、蒙脫土、高嶺土、二氧化硅、二氧化鈦、碳化硅等等。
1.1膠粘劑傳統填料中碳酸鈣拔得頭籌
洪樹達等研究了碳酸鈣/硫酸鈣/硫酸鋇三種不同填料對聚氨酯/環氧樹脂膠粘劑（PU/EP）性能的影響，通過不同填料及其含量的材料性能對比發現在填料含量為30%時，PU/EP體系的不同填料都有最佳的力學性能。這是因為填料的添加是有上限的，適當的添加使得填料可以均勻的在分子鏈之間的空隙充填，過量時則會破換分子鏈結構。
碳酸鈣/硫酸鈣/硫酸鋇填充膠粘劑性能對比
在同種填料比下，碳酸鈣的填充性能最好。硬度達到邵氏D硬度86；沖擊強度達到60.5KJ/m2，比未添加填料的PU/EP沖擊強度提升24.9%；剪切強度達到24.27MPa，比未添加填料的PU/EP剪切強度提升54%。因此可以得到當碳酸鈣添加量為30%時，PU/EP膠粘劑有最佳力學性能。此外，研究還指出，填料的添加提升了體系的耐熱性，并發揮了剛性粒子增韌的作用，進一步加強PU/EP膠粘劑的性能。
1.2膠粘劑高端填料中碳酸鈣毫不遜色
李永亮等研究了環氧膠粘劑中加入不同配比的碳化硅、二氧化硅、碳酸鈣填料對環氧膠粘劑的彈性模量、泊松比及線膨脹系數的影響規律。研究結果表明，添加碳化硅、二氧化硅、碳酸鈣填料提高了環氧膠粘劑的彈性模量，降低了其泊松比及線膨脹系數。
隨著填料的增加，彈性模量增加，泊松比及線膨脹系數降低。碳化硅對環氧膠粘劑的彈性模量提高較大，碳酸鈣較小，但碳酸鈣對環氧膠粘劑的線膨脹系數降低最多。對于同種基體的膠粘劑，隨著填料增加，模量的增加提高了膠粘劑的屈服強度；泊松比的降低減小了橫向應變；線膨脹系數的降低減小了固化內應力，均有利于膠接強度的提高。
膠粘劑中不同配方材料的性能參數 6#碳酸鈣
隨著填料的增加，膠粘劑的線膨脹系數逐漸降低，其中添加碳酸鈣填料的膠粘劑配方比添加碳化硅、二氧化硅線膨脹系數低，6#配方最大降低了52%，說明碳酸鈣填料改性對提高膠粘劑的尺寸穩定性及抗蠕變性能較佳。
2膠粘劑應用碳酸鈣的關鍵技術
目前納米碳酸鈣在膠粘劑中應用主要關注三個方面的問題：一是填充劑與膠體的摻和作用；二是填充劑對觸變性能的影響；三是對密封膠的增強作用。
而影響密封膠專用納米碳酸鈣在密封膠中摻和性能的因素主要有：粒徑、晶形、吸油值、比表面積、pH值、篩余物、水分；其中，影響膠體觸變性的因素主要是顆粒形態、吸油值、表面改性和pH值，影響增強作用的因素主要有粒徑和分散性。
重質碳酸鈣多用作雙組分聚硅氧烷膠的填充劑，主要目的是降低膠料使用量，從而降低成本。目前也較多地使用重質碳酸鈣與納米碳酸鈣級配填充到建筑用聚硅氧烷膠中，這樣既可以獲得較好的拉伸性能，也可以使密封膠具有良好的流動性。一些超細重質碳酸鈣（1~2μm）也可作為填料添加在聚氨酯膠中，一方面可以增加體積，減少膠料用量，降低成本；另一方面還可以對密封膠起到補強作用，提高其力學性能，降低膨脹系數和固化收縮率等。
3碳酸鈣依托膠粘劑已經打開了很多細分市場
據中國膠粘劑和膠粘帶工業年會資料，“十四五”期間中國膠粘劑的發展目標是產量年均增長率為4.2%，銷售額年均增長率為4.3%。據《膠粘劑行業十四五前瞻》不完全統計，目前國內膠粘劑主要應用在建筑、包裝、木材行業，合計占比超50%；未來中端應用，如汽車、能源、電子信息等領域以及高端應用如航空、航天、船舶、半導體等領域對膠粘劑需求增長較快，應用占比有望達到40%。
從應用種類和方向來看，碳酸鈣依托膠粘劑已經打開了很多細分市場。建筑膠在膠粘劑產品中占比約26.1%，主要應用種類包括：有機硅膠粘劑、環氧樹脂膠粘劑、聚氨酯膠粘劑、丙烯酸酯膠粘劑等，這其中碳酸鈣是最主要的填料；聚氨酯膠在國內軟包裝膠粘劑市場占比90%以上，是中高端碳酸鈣主要的發展方向之一；汽車用膠基材包含聚氨酯、環氧樹脂、有機硅、丙烯酸等，其中聚氨酯和有機硅是主流基材，這類專用型納米碳酸鈣國內已經有部分產品，主要產能來自廣西華納、凱龍股份、蘭花納米、中源九峰、天石納米等龍頭企業。
結語
目前碳酸鈣在膠粘劑領域應用比較成功，無論是重質碳酸鈣、輕質碳酸鈣都占有各自的一席之地。從長遠來看，碳酸鈣具備的價格和原材料優勢對膠粘劑行業有巨大的吸引力，未來隨著膠粘劑市場需求持續釋放，或許碳酸鈣消費結構也會有所改變。
參考來源：
洪樹達，等：雙組份無溶劑型聚氨酯膠粘劑的制備與
性能研究，廣東工業大學
李永亮，等：填料改性對膠接應力影響的仿真研究，航空工業西安飛行自動控制研究所
顏鑫、盧云峰，等：《輕質系列碳酸鈣關鍵技術》，北京·化學工業出版社
粉體網、申港證券等
（中國粉體網編輯整理/昧光）
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