膠水是怎麼把東西粘在一起的?

2020-11-23 騰訊網

有這麼一樣東西，可能你的辦公桌上就有，雖然不起眼，但關鍵時刻卻能起到大作用，比如貼發票的時候我們就離不開它。沒錯，它就是膠水。

一管膠水大概能用上兩三年，但就是面對這麼一管常見的膠水，你知道它為什麼能將兩張紙粘在一起嗎？

今天小科就從科學的角度帶大家詳細地了解膠水這種常見的日用品。

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從糨糊到化學合成

說起膠水的歷史，其實每年春節老人們粘貼春聯用的糨糊就算一種頗具歷史感的「膠水」了。

糨糊製作方法簡單，用澱粉或者糯米加水熬成糊狀即可，用來貼對聯，不僅粘性好，還無毒無害，可以說是古代人民智慧的產物了。

古人具體是什麼時候發明糨糊的，還沒有確切的記載，但有史料證明，秦朝修建長城的時候，工人們在水泥中混入了黏糊的米湯，才使得這種粘合劑比普通水泥更防水，這裡的米湯就是用糯米熬製成的。

其實，在此之前，人們就發現有些植物上流出的「液體」也具有粘性，也就是我們現在知道的天然橡膠、天然樹膠。

後來人們又開始用動物的皮毛、內臟製造黏合劑。在我國，很早就有史書記載了利用魚鰾製作的黏合劑，人們將魚鰾蒸煮搗碎，製成魚膠，用來粘接家具或者密封填縫。

但這些還都是以動植物為基礎進行簡單的加熱、融化等步驟製成的膠。

到了20世紀，工業迅速發展，1909年美籍比利時化學家貝克蘭發明了工業酚醛樹脂，這是合成樹脂膠粘劑的開端。

貝克蘭於1912年向世人展示了用酚醛膠粘接的膠合板，大大降低了膠合板的生產成本，並且增強了膠合板的耐久性和粘接強度。

化學家貝克蘭

在第二次世界大戰前，溶劑型的天然橡膠佔了大部分膠粘劑的市場，自1932年出現了橡膠膠粘劑後，「組成橡膠類」膠粘劑逐步進入市場，並且與環氧樹脂或其它樹脂相配合，大大擴展了使用規模。

第二次世界大戰之後，新的高分子材料陸續出現，世界進入了高分子化學時代，合成橡膠、合成樹脂等研製工作開始在全世界盛行。膠粘劑也有了相應的技術創新。

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粘性全靠高分子間的拉力

其實不管是天然的膠還是化學合成的膠，其「粘性」的原理是相似的，都是靠膠水中高分子間的拉力來實現的。

水作為高分子的載體，載著高分子體慢慢地浸入到物體（比如紙張）的組織內。當膠水中的水分消失後，膠水中的高分子體就依靠相互間的拉力，將兩個物體緊緊地結合在一起。

當我們用膠水時，有時會不小心擠出過多的量，反而使粘貼效果不好。這是因為塗膠量過多會使膠水中的高分子體相互擁擠在一起，形成不了相互間最強的吸引力。同時，高分子體間的水分也不容易揮發掉。

塗膠量過多時，膠水主要起到填充作用，而不是粘接作用。物體間的粘接靠的不是膠水的粘結力，而是膠水的「內聚力」。當然，有些膠水的溶劑不是水，換成了其它溶劑，但原理是一樣的。

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換湯不換藥

我們在買膠水時，經常會聽到一些膠水的名字，502、101、熱熔膠、快幹膠等，那麼這些膠有什麼區別呢？

首先解答一下大家的一個小疑問：502為什麼叫502，不叫520？

關於這個問題，有一個比較靠譜的說法是，根據結構命名法，最後一位代表基團，1代表甲基，2代表乙基，3代表丙基，502的主要成分是α-氰基丙烯酸乙酯，5是膠水分類，乙基表示2。

而且只有中國有這個名字，歐洲和美國基本稱它為Super Glue，而日本叫瞬間接著劑，沒有502這個名字。

關於101的命名，沒有比較可靠的說法，可能只是生產廠家取的名字以作標識。

從成分上來說，101與502的成分區別不大，只是在硬化後，101膠水軟一點，502膠水硬一點，所以101更適合橡膠類粘結，502適合不易發生形變的粘結。

502與101都屬於粘性比較強的膠水，它們的固化原理是吸收空氣中微量的水，並在水的催化下發生加聚反應，從而迅速固化將被粘物粘牢。

EVA熱熔膠是一種不需溶劑、不含水分100%的固體可熔性聚合物。它在常溫下為固體，加熱熔融到一定溫度變為能流動且有一定粘性的液體。

熔融後的EVA熱熔膠呈淺棕色或白色，EVA熱熔膠由基本樹脂、增粘劑、粘度調節劑和抗氧劑等成分組成。由於其製備方式簡單，廣泛應用於機械化包裝、家具製作、製鞋、無線裝訂、電子元件及日常用品粘接。

快幹膠，顧名思義即瞬間快速粘結用膠水，加入增粘劑、增稠劑、穩定劑、增韌劑、阻聚劑等，通過先進生產工藝合成的單組份快速固化膠粘劑，是一種高強度、快速粘著劑，特別適合使用於木器工業。

總的來說，不同類型的膠水就是採用不同的化合物，製成了不同的膠，再添加不同的增粘劑、增稠劑等，使得粘性和其他特性不一樣，但本質上都是依靠高分子間作用力來實現粘結物體的！

來源：數字北京科學中心

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