介绍

胶粘剂和密封剂广泛用于建筑和工业制造中的接缝，保护和密封系统。用于制造胶粘剂的关键原材料来自原油和石化产品，由于有限的原材料以及合成化合物对人类健康和环境的负面影响，该行业正面临挑战。这些产品的价格波动影响着生产商的盈利能力。因此更倾向于采用更*的技术（例如自动化，工业物联网（IIoT）和仿真技术），为可持续生产和具有成本效益的运营进行大量的研发工作。

胶粘剂和密封剂的工业应用

目前在汽车领域等使用了一系列新的高强度工业胶粘剂，以代替点焊、机械紧固件等传统接缝方法。与传统的紧固技术相比，胶粘剂的主要优点为，在较大的表面积上具有更均匀的粘结强度，而机械紧固通常容易达到局部强度点。将胶粘剂固化后，来连接表面。这是由温度变化（热熔胶）引起的。此外，部分胶水在环境条件下会硬化（接触胶），环境条件包括溶剂蒸发或周围空气的湿度。

组成成分

胶粘剂和密封剂用于粘结基材和密封接缝，通常是包含聚合物材料或固化剂，表面活性剂和溶剂的分散体。胶粘剂可以是反应性的也可以是非反应性的。对于反应性胶粘剂，可以通过将两种或更多种反应性组分（例如环氧树脂和硬化剂）混合在一起来引发胶粘，或者可以通过外部刺激（例如UV辐射，热量或水分）来引发胶粘。对于非反应性胶粘剂，粘附是通过物理刺激（例如压力或溶剂蒸发）引发的。密封剂主要功能是密封接头或缝隙，防止湿气、溶剂或气体进入系统或从系统中逸出。

使用胶粘剂和密封剂都面临着正确选择材料以及确定适当工艺的巨大挑战。胶粘剂或密封剂必须流到基材表面，然后从可流动的液体变为固体，而不会在接缝中产生有害的内应力。许多胶粘剂或密封剂问题不是由于材料或接缝设计不当，而是与生产工艺缺乏适当的过程控制，从而引起问题有关。

粘度测量对配方合成的重要性

粘度（和流变）是胶粘剂生产和加工中最重要的参数之一。在使用（例如在计量系统中）之前必须经过粘度测试。可以使用各种溶剂，可溶性试剂，树脂粉末或惰性填料来控制胶粘剂的粘度。取决于应用和操作环境，可能需要增加或降低胶粘剂体系的粘度。

·        粘度控制是常用于保持一致性产品和胶层厚度的一种方法。通过调节增稠剂和触变剂的粘度，来控制胶层的合理厚度。

·        稀释剂降低粘度并减少胶粘剂有效润湿基材所需的时间。降低粘度还有助于除去夹带的空气，并有助于胶粘剂在填充基材表面上的孔隙和空腔时的毛细作用。但是，添加稀释剂，特别是未反应的液态树脂，通常会导致交联密度降低，进而导致低高温强度和耐环境性。

·        对于许多由两部分组成的材料，混合比例可能是一个主要问题。许多系统对混合比例的微小变化非常敏感。许多材料在化学计量上是平衡的，不按比例混合可能会导致材料无规律地固化或无法发挥其最佳性能，从而导致最终硬度和拉伸强度下降。可以在整个混合过程中连续监控粘度并根据所需的流动特性调节不同组分/材料的用量。

·        两组分胶粘剂的混合对于其正常使用非常重要。混合不足会导致部分化学反应，从而导致部分固化。材料固化不足极有可能导致粘结强度差和物理性能下降。而且，容器中的混合非常重要。填充物或其他成分可能会沉降。确保每个成分均匀混合对于获得最大性能至关重要。在混合过程中多点粘度测量可以帮助监测和调节均匀性，使其达到所需的应用水平。  

胶粘剂和密封剂的测试分为两大类：基本性能测试和最终用途测试。通常会使用基本性能测试（例如粘度测试）来评估胶粘剂或基材的来料一致性。会在发生故障或无法解释的情况后进行基本性能测试，以确定是否来料的变化可能是罪魁祸首。美国测试和材料学会（ASTM）和其他专业组织，例如美国国防部和汽车工程师学会，已经有了许多用于胶粘剂和密封剂的测试标准：

·        ASTM D1084胶粘剂的粘度

·        ASTM D2556具有剪切速率依赖性流动特性的胶粘剂的表观粘度

·        ASTM D3236热熔胶和涂料的粘度

输送系统中的粘度管理

粘度是流动特性的量度，其控制是胶粘剂和密封剂输送步骤中最重要的操作之一。

·        通过测量粘度，可以注意到密度，稳定性，溶剂含量和分子量的变化。粘度是衡量颗粒粒径分布的有效指标。粒径分布的变化会影响包括密度，流变性和涂层厚度在内的性能。可能受影响的属性是耐化学性，热特性，耐冲击性，收缩率，柔韧性，适用性和强度。为了在各自的应用中获得胶粘剂和密封剂的正确性能，进行粘度连续监测和对配方进行必要的调整是必须的。

·        持续的粘度监测和控制对于检测和避免由于环境因素（温度，湿度，二氧化碳，pH和氧气等环境因素）造成的输送问题至关重要，这些化学物质可能会对胶粘剂和密封剂产生不利影响。

为了具有一致的工艺过程并且不浪费材料和优化能量使用，希望将粘度自动调节到基本恒定的值。在胶粘剂和密封剂的几乎所有配方和输送过程中，实时在线粘度监控对提高性能并降低成本至关重要。需要使用粘度计来监控粘度和温度，并且可以使用温度补偿粘度作为关键工艺变量，以确保一致性并减少故障。

工艺挑战

工程师认识到需要监控胶粘剂和密封剂的粘度，但是多年来，在实验室外进行测量一直对工艺工程师和质量部门构成挑战。现有的实验室粘度计在工艺环境中几乎没有价值，因为粘度直接受温度，剪切速率和其他变量的影响，这些变量与离线测量值存在很大差异。事实证明，即使在粘度发生较大变化的应用中，控制配方粘度的常规方法也是不够的。

传统上，工程师使用蔡恩杯测量浆料的粘度。将测量结果报告为杯体积流过杯底部孔的时间。必须选择测试的终点，以使其在测试之间保持一致。该过程是麻烦且费时的。即使有经验的工程师，它也不准确，前后不一致且不可重复。间隔采样会导致过多的延迟，粘度无法实时调整。此外，装有材料的各种容器是敞开的，由于环境温度，湿度和其他因素（例如温度，干燥气候，溶剂挥发）的变化，因此杯基粘度测量技术无效。

有些公司使用热管理系统将应用点保持在确定的最佳温度下，以实现恒定的粘度。但是，影响粘度的不仅是温度因素。剪切速率，流动条件，压力和其他变量也会影响粘度变化。温控系统还需要较长的安装时间和较大的占地面积。

传统的振动粘度计是不平衡的，需要大的重量来避免安装力的影响。

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