强力胶

背景

胶水是一种凝胶状的粘合剂物质，用于在离散材料之间形成表面附着。目前，有五种基本类型的胶水。溶剂型胶水包括与化学溶剂混合的粘合剂基质，使胶水具有可涂抹性；随着溶剂蒸发，胶水会变干。大多数溶剂都是易燃的，并且会迅速蒸发；甲苯是一种由化石燃料制成的液态碳氢化合物，经常被使用。此类别中包括作为液体焊料出售的胶水和所谓的接触胶水。

水性胶使用水作为溶剂而不是化学品。它们的工作速度比化学溶剂胶水慢；然而，它们不易燃。该类别包括白胶和粉状酪蛋白胶等胶水，由牛奶蛋白制成并在家中或商店中混合。

两部分胶水包括环氧树脂和间苯二酚，这是一种可以合成或由有机树脂制成的结晶苯酚。一部分包含实际胶水；另一部分是催化剂或硬化剂。两部分胶对于处理金属非常有用（汽车 牙科填充剂是一种两部分胶水），但必须正确混合才能正常工作。

动物皮胶可用于木工和单板工作。由兽皮、骨头和动物的其他部分制成，胶水可以是现成的，也可以作为粉末或薄片出售，可以与水混合、加热和热敷。

氰基丙烯酸酯胶，通常称为 C.A.s， 代表最新和最强的现代胶水，由合成聚合物制成。聚合物是一种复杂的分子，由更小、更简单的分子（单体）组成，这些分子连接起来形成重复的结构单元。一旦聚合反应被催化，就很难停止：形成聚合链的自然冲动非常强烈，由此产生的分子键以及基于它们的胶水也是如此。在家庭和办公室，少量的 C.A. 可用于几乎无限次的维修，例如修补破损的陶器、修复关节，甚至将裂开的指甲粘在一起。在工业中，C.A.s 在建筑、医学和牙科领域变得重要。

氰基丙烯酸酯胶于 1951 年在柯达实验室被发现，当时两位化学家 Harry Coover 博士和 Fred Joyner 博士试图在折射计的两个棱镜之间插入氰基丙烯酸乙酯薄膜，以确定它的折射或弯曲程度，光穿过它。虽然库佛、乔伊纳和实验室团队的其他成员的第一个结论只是一个昂贵的实验室设备被毁了，但他们很快意识到他们偶然发现了一种新型粘合剂。

从实验室事故转变为适销对路的产品并不容易；柯达直到 1958 年才开始销售第一款氰基丙烯酸酯胶水 Eastman 910（该公司不再生产 C.A. 粘合剂）。今天，有几家公司生产 C.A.各种配方的胶水。一些大型制造商经营研究实验室以响应对特殊配方的新需求并开发新的更好的 C.A.s。

聚合物充当胶水的方法尚不完全清楚。大多数其他胶水的工作原理是钩眼原理—— 强力胶中的初始成分氰乙酸乙酯被放入带有旋转叶片的水壶中，并与甲醛混合。混合会引发冷凝，这是一种产生水的化学反应；随着水壶被加热，这些水会蒸发。当水蒸发后，水壶中剩下的是 C.A.聚合物。接下来，再次加热釜，导致聚合物热裂解并产生分离出的反应性单体。当涂上成品胶水时，这些单体会重新结合形成粘合。胶水形成微小的钩子和眼睛，它们相互抓住，一种分子魔术贴。使用这种方式的胶水，应用越厚，粘合越有效。然而，氰基丙烯酸酯胶似乎以不同的方式粘合。目前的理论将氰基丙烯酸酯聚合物的粘合质量归因于将所有原子结合在一起的相同电磁力。虽然相当大的一种物质会在电子上排斥任何其他物质，但非常接近的不同物质的两个原子会产生相互吸引力。几种物质的实验表明，两块相同的实验材料（金， 例如）如果被迫靠近，可以使彼此粘合而无需添加粘合剂。

这种现象解释了为什么 C.A.胶水比较厚的胶水效果更好。可以将较薄的胶水挤得非常靠近要粘合的材料，以致于电磁力接管。较厚的薄膜允许其粘合的材料之间有足够的空间，以便分子可以相互排斥，因此胶水也不会粘住。

原材料

形成氰基丙烯酸酯聚合物所需的化学品包括氰基乙酸乙酯、甲醛、氮气或一些其他非反应性气体、自由基抑制剂和碱清除剂。氰基乙酸乙酯由乙基、烃基（基团是一个原子或原子团，因为它含有一个不成对的电子，更可能与其他原子反应）、氰化物和乙酸盐，一种通过将乙酸与乙酸混合生成的酯。酒精并去除水分。甲醛是一种无色气体，常用于制造合成树脂。氮是地球大气中含量最丰富的气体，占体积的 78%，并且存在于所有活组织中。因为它不与其他物质发生反应，所以它通常用于缓冲高反应性元素，否则这些元素会与相邻物质发生不希望的反应。自由基抑制剂和碱清除剂都用于去除否则会破坏产品的物质。

制造
过程

C.A.s 是在加热的水壶中生产的，可以容纳几加仑到几千加仑；尺寸取决于特定制造操作的规模。

创建聚合物

• 1 初始成分是氰基乙酸乙酯。将其放入带有旋转搅拌叶片的搪玻璃釜中，然后将这种材料与甲醛混合。两种化学物质的混合会引发冷凝， 分离的单体通过管道输送到第二个 kette。在从一个容器到另一个容器的过程中，单体通过一系列冷却盘管，使它们变成液体。第二个收集容器（盛放液态单体的容器）的内容物实际上是 C.A.胶水，尽管它们仍然需要防止固化。添加各种称为自由基抑制剂和碱清除剂的化学物质，以沉淀出会使混合物硬化的杂质。在收到任何必要的添加剂后，胶水会相应地进行包装。产生水的化学反应，然后在加热水壶时蒸发。当水蒸发后，水壶中剩下的是 C.A.聚合物。
• 2 因为 C.A.将开始固化或硬化，与任何水分接触，由于水蒸发而留下的空的水壶空间充满了非反应性气体，例如氮气。

从
聚合物中分离单体

• 3 接下来，将水壶加热到大约 305 华氏度（150 摄氏度）的温度。加热混合物会导致聚合物热裂解，产生反应性单体（化学上，氰基丙烯酸乙酯；通过稍微不同的过程，可能是氰基丙烯酸甲酯），当涂上成品胶水时，它们会重新结合形成粘合。
• 4 因为单体比聚合物轻，所以它们向上挥发并从釜中通过管道输送到第二个收集器中。这个过程与蒸馏没有什么不同，尽管目标是胶水而不是酒精饮料。在从一个容器到另一个容器的过程中，单体通过一系列冷却盘管，使它们变成液体。高质量的产品可能会进行第二次蒸馏，有些制造商甚至可能对单体进行第三次蒸馏。

防止固化

• 5 第二个收集容器（盛放液态单体的容器）的内容物实际上是 C.A.胶水，尽管它们仍然需要防止固化。添加各种称为自由基抑制剂和碱清除剂的化学物质，以沉淀出会使混合物硬化的杂质。由于杂质和沉淀物的数量很少（可测量不超过百万分之几），因此无需将它们从 C.A.混合物。如果在数百倍的放大倍数下仍能看到沉淀物颗粒，这将是严重污染的迹象，批次将被毁坏。

添加剂和包装

• 6 C.A.此时，胶水可以加入制造商希望的任何添加剂。这些添加剂可以控制 C.A. （事实上​​，至少出售了三种不同的厚度），或者它们可以使胶水适用于早期 C.A.s 无法处理的材料类型。当粘合不是很好的表面时，需要较厚的粘度；较厚的粘度允许胶水在凝固前填满空隙。如果没有其他添加剂，C.A.s 可能需要限制在无孔表面。在 C.A.或进行一些表面处理，C.A.会很好用。 C.A.技术足够成熟，制造商可以满足客户对 C.A.这将粘合几乎任何给定的表面对。
• 7 C.A.现在可以使用传统的（尽管是无湿的）技术将其添加到管中。一旦管子被填充，顶部被安装并卷曲，并且管子的底部被卷曲闭合。由于大多数金属管会与 C.A. 发生反应，因此包装管通常由塑料材料（例如聚乙烯）制成，但也可以使用铝管。一旦 C.A.暴露在空气中或被粘合的表面上的水分或碱性物质中，单体会重新聚合并硬化，在两种物质之间形成非常牢固的结合。反应是完全的； C.A. 的全部金额被放置在物质上的物质会聚合。

质量控制

如果产品要按预期工作，则必须进行仔细的质量控制。因为单体的聚合是一个普遍的反应（它会随着涂在表面上的胶水量而扩散，因此到反应结束时，没有未聚合的胶水），制造过程的任何步骤中的任何缺陷都会影响数千加仑的材料。

非常重视进入工厂的化学品和供应品的质量。理想情况下，所有供应商都已批准质量控制程序，以确保向工厂交付优质产品。

虽然制造过程是自动化的，但在工厂的所有操作阶段都受到仔细监控。混合的持续时间、每个阶段的混合量和温度都需要操作员观察，以便在必要时调整机器。

成品也在发货前进行测试。最重要的是抗剪切力，这是破坏胶水保持力所需的力的量度。剪切强度的测量通常达到每平方英寸数千磅的力。