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502膠水發明初衷(502的名字竟然來源於實驗室的房間號)

2023-07-26 10:02:57

膠者,以為和也。如果有東西碎了,我們首先就會想能不能用膠再粘起來。不管是塑料、木材、金屬還是陶瓷,大都能用相應的膠粘劑粘接,膠還能用來粘飛機、假肢、傷口,甚至我們身體裡的膠原蛋白也是「膠」的一種。膠幾乎到了無處不在的程度,以至於有人說我們的世界都是用膠粘接在一起的。

其實早在冰川時期,遠古人為了製造出殺傷力更大的捕獵工具,會採集天然的瀝青用以固定和粘接鋒利的石頭和木棍。在幾千年以前,人類已經用粘土、澱粉、松香和動物血等天然物質作膠粘劑,來粘接城牆磚塊、棺槨縫口及房屋木柱榫頭等。

中國也是使用膠粘劑較早的國家。據文字記載和考古證實,中國在秦漢時代就廣泛應用天然膠粘劑,製造與使用方法在文獻中也多有記載,如《考工記》中就記錄了鹿膠、馬膠、牛膠、鼠膠、魚膠、犀膠等動物膠的顏色和用法,《齊民要術》裡也記載了用動物皮煮膠的方法及其質量標準。

再比如中華文明獨創的建築膠粘劑糯米砂漿。大約1500年前,古代中國的建築工人將糯米和熟石灰以及碎砂石混合,製成了超強度的糯米砂漿,然後將其填補在磚石的空隙中。這種粘接材料讓包括長城在內的許多中國古代的宏偉建築歷經千年風雨仍然保持著穩定堅固的狀態。

粘接原理

對於膠粘劑對被粘物形成一定粘合力的機理,至今研究的尚不完善,概括起來有五種理論:

①機械理論,認為膠粘劑能滲透深入到被粘物表面的孔隙中去,固化時通過鑲嵌將被粘物連接起來;

②吸附理論,認為粘接力是靠膠粘劑和被粘物分子之間的吸附作用形成的;

③擴散理論,認為膠粘劑和被粘物分子之間不僅互相接觸,還必須相互擴散才可能形成牢固的粘合;

④靜電理論,認為膠粘劑與被粘物之間有雙電層存在,由於雙電層的靜電吸引而形成粘合力;

⑤分子理論,認為膠粘劑與被粘物只要能達到分子接觸,則分子間的相互作用和化學鍵或雙電層相互吸引等,都能形成粘合力。

天然膠粘劑

早期人類使用的都是天然膠粘劑,包括動物膠、植物膠和礦物膠。來源於動物蛋白質的如骨膠、酪素膠、魚膠、血膠等,稱為動物膠。來源於植物的如澱粉、阿拉伯樹膠、海藻酸鈉、木質素、單寧、松香、生漆等,稱為植物膠。來源於石油、煤的如瀝青等,稱為礦物膠。

合成膠粘劑

天然膠粘劑來源豐富,價格低廉,多數是水溶性或水分散性,無毒或低毒。但耐水性不好,產量和質量容易受原料生產的地區、氣候等因素影響。到了近代,特別是工業革命以後,人類對膠粘劑的需求越來越大,對性能的要求也越來越高,傳統方法獲得的天然膠粘劑已經不能滿足需求了。

1912年美國的L.H.貝克蘭首先發現了新物質酚醛樹脂,並將其作為膠粘劑用於木材粘接,開啟了人工合成膠的時代。此後,化學家們在酚醛樹脂的基礎上逐漸發明出了多種新型的粘接材料。

20年代末至30年代初,脲醛樹脂作為膠粘劑用於木材工業,膠粘劑開始了以合成樹脂膠粘劑為主的發展道路。40~50年代,不飽和聚酯、環氧樹脂和聚氨酯膠粘劑問世,合成橡膠和熱塑性樹脂在粘接領域中得到了廣泛的應用;此後又開發了合成橡膠改性的合成樹脂膠粘劑,即橡膠-樹脂膠粘劑,並成功地用於粘接飛機機身部件。於是,膠粘劑進入了粘接金屬結構部件的發展階段。此後,合成膠粘劑在不斷增加新品種,這些新型膠粘劑迅速改變了一些行業傳統的生產工藝,不但可以提高生產效率還能促使產品小型化和輕量化。

「萬能膠」502

現在市場上的膠水種類很多,性能也各異,但要說日常生活中最常使用的,502膠水應該算一個,雖然用過它的人大概率都被它粘到過手指,但由於粘接性能優異,價格也便宜,所以502仍然被當成是家庭常備膠水的首選。

502是以α-氰基丙烯酸乙酯為主,加入增粘劑、穩定劑、增韌劑等材料合成的。是一種無色透明的液體,並具有易揮發性,具有遇微量水分即聚合固化,固化速度快、使用方便、粘接力強以及適用多種粘接材料等優點。但是502膠水為什麼要用「502」而不是其它的數字命名,它究竟代表了什麼特殊的含義?

有人說這種膠水是通過502次實驗才成功的,所以叫502。也有人說是按照膠粘劑成分中基團的類型來命名。比如甲酯就是1,命名為501;乙酯就是2,命名為502;丙酯就是3,命名為503。

1942年,美國的哈裡·庫弗博士研製出了能在常溫下能快速(幾十秒鐘)固化的氰基丙烯酸酯膠粘劑,1958年這種速幹膠由伊士曼柯達公司投放市場,稱其為Super Glue,開創了瞬間粘接的新時代。

當時中國也有人注意到了這種新型膠粘劑,這就是葛增蓓,他也肩負起來發明中國速幹膠的任務。1964年,葛增蓓在當時的北京中科院化學所研製出了中國自己的速幹膠。這款速幹膠被命名為KH502,其中的「KH」是當時中科院化學所的簡稱,而「502」則是當時研製它的實驗室的房間號。

後來新研製出的膠水也有些沿用了502這樣用數字表示型號命名的規則,但後面的數字不是房間號了。此時膠粘劑有了國家分類標準,再出現新的膠粘劑就按照國家標準來命名,名稱中的數字就表示膠水類別、物理形態、粘稠程度以及具體成分等實際含義了。

本文為中國大百科全書資料庫原創,轉載須授權。

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