絕大多數黏合劑的主要成分都是高分子。

本文是“高分子科普”的第二篇，對高分子基礎知識和概念感興趣的話可翻看——

與你一起，理解“高分子”

水，也能被用來做黏合劑：可以粘接兩片紙或者兩片玻璃，隻要不揮發，效果也還不錯。

這是因為——水填補了材料之間的空隙，像一個“中間人”，跟兩邊的材料拉起了手，傳遞了“分子間作用力”。這就是黏合的底層原理。

黏合劑的原理：同時跟兩邊的材料拉起手

不過，我們注意到，水隻能用來粘紙片或玻璃片，不能粘塑料或橡膠，為什麼呢？

從上圖我們知道，黏合劑必須要“填補空隙”，但這件事兒，其實挺難。

比如，不粘鍋表面的“特氟龍疏水塗層”，這類疏水材料的微小空隙，水根本無法進入，更别說跟材料“拉起小手”了。換言之，水無法“浸潤”特氟龍的表面。

不同浸潤程度的液滴形狀

一種液體，總是有可能‘浸潤’某些固體，而無法‘浸潤’另外一些固體。

不浸潤，就沒法黏合。

而高分子往往要比水更容易浸潤大多數表面，這就是為什麼，絕大多數黏合劑的主要成分都是‘高分子’。

我們常說“如膠似漆”，那麼膠（黏合劑）和漆（塗料）有什麼本質上的相似性嗎？

“感于心，合于行，親于膠漆。”——《史記》

五顔六色的塗料

從上面的分析，我們可以想見：黏合劑和塗料，雖然一個用在兩種材料之間，另一個用在一種材料之上，但是，它們有一個共同點，就是必須能浸潤。

還有另外一個共同點，就是無論是膠還是漆，都必須能夠“幹”，或者說，必須能夠“固化”。

怎麼才能讓黏合劑或塗料“固化”呢？

我們知道，如果不小心把‘可樂’灑在了桌子上，就得趕緊擦幹淨，不然，等可樂‘幹’了以後，桌子上就變得黏糊糊的，這是因為可樂中的水份揮發掉了，最終留下了一層“糖膜”。

所以，可樂其實就是一種“溶液型黏合劑”；以前“糊窗戶”時用的“糨糊”（澱粉溶于水），也同樣是一種“溶液型黏合劑”；而且，兩者都屬于“水溶液黏合劑”。

郵票的背面，就有一層薄薄的“已經幹了的”水溶液黏合劑（稱為“背膠”），隻要沾點水或唾液，就可以粘在信封上了。雖然方便，但也帶來了一個問題——“怕水”。集郵的人都知道，把信封上的郵票泡在水中一會，就可以很容易把郵票撕下來，就是因為背膠重新吸水變成了溶液。

老物件——郵票：自帶背膠

有什麼辦法嗎？

我們知道，許多高分子的單體本身是不溶于水的，不過，我們可以加一點“表面活性劑”，像洗衣液一樣，讓本身不溶于水的高分子單體形成小液滴分散在水中，然後再設法讓這些單體聚合，這樣，高分子液滴就穩定地待在水中了。

這樣做的好處是，當水份揮發後，得到的膠就不再會溶于水了。

這種黏合劑還有點小問題，就是揮發後的表面不太均勻，畢竟是由許多微粒組成的；而且多少也會揮發一點有機溶劑出來。

那麼，有沒有不需要溶劑的黏合劑呢？

想必大家對熱熔膠比較熟悉，尤其是配套的“膠槍”，更是手工制作的明星工具——

熱熔膠的工具——膠槍

熱熔膠本質上是“熱塑性塑料”或“熱塑性彈性體”，總之是“熱塑性”的。

根據上一篇文章可知，這是一類“未經交聯的線型高分子”，本身結構強度不高，一旦再次受熱又将流動脫落。

我們知道，交聯是個好方法，交聯後材料形成“網型高分子”，結構穩定強度高，能不能利用一下呢？

AB膠（常稱為“哥倆好”）就是兩種組分混合後，發生了化學反應，即“交聯”。

“開弓沒有回頭箭”，交聯一旦發生，就無法再熔融或溶解了。

AB膠的膠槍：保證比例準确、混合充分

而交聯後的高分子強度很高，可以承受很大的力，常常被稱為“結構黏合劑”。

有沒有什麼辦法，不需要混合，也能交聯固化呢？

我們講過，一些化學物質（引發劑）能夠打開碳碳雙鍵，以幫助實現單體的聚合（小分子拉起小手）；而有些引發劑需要特定波長光的照射才能激活，這就是光固化膠的原理。

光固化膠，由“待聚合的單體”和“待激活的引發劑”組成，當受到合适的光照時，引發劑被激活，單體開始聚合，材料就被粘到一起了。

光照條件，是很溫和的一種條件，這是光固化膠的一大優勢。比如‘補牙’的時候，如果是熱固化或者化學固化，難免對口腔造成傷害，而光固化膠隻需一個紫外燈照射，伸入口腔中，一照即可。

光固化膠補牙

如果說光固化膠還有什麼缺點的話，那也挺顯然——粘接的物體至少有一個是透明的；這麼說起來，應用場景也很受限制。

502膠是我們日常生活中很常用且實用的膠水，使用方便，擠出塗抹後快速固化，什麼都能粘，稱為“萬能膠”。

502膠——萬能膠

502膠既不需要像AB膠一樣混合組分，也不用光照，它是依靠什麼固化的呢？

靠“水”固化。

原來，空氣中包含大量的水蒸氣（‘濕度’），當502膠中的一種組分遇到水分時就會發生聚合反應，完成固化。

還有一類也是靠空氣中的水氣來實現化學反應，就是“矽酮密封膠”（就是我們常說的“玻璃膠”）。

矽酮密封膠有特别多的類型與型号

至此，我們看到了依靠組分混合來固化的“AB膠”，依靠光照固化的“光固化膠”，依靠空氣中水份固化的“502膠”和“矽酮密封膠”。但其實，最牛的固化方式，恰恰是——

“不固化”。

生活中，“透明膠”、“雙面膠”、“不幹膠标簽紙”都很常用，它們都無需固化，這一類膠有個統一的名字——“壓敏膠”。

各種膠帶

這些膠都是典型的高分子，不會揮發也不會幹，但是非常黏；正是由于太黏了，所以當我們第一次粘在物體表面時，很難将縫隙填滿，會影響膠粘效果，所以我們要“壓一壓”。

另外，典型的高分子都有一個特性——“剪切變稀”，簡單地說，就是不流動時非常黏，一旦流動起來就會變稀，流動越快就越稀，所以，它們有了“壓敏”這個稱呼，這就又從另一個角度告訴我們要“壓一壓”。

黏合劑幾乎都能用來作為3D打印的墨水，因為黏合劑與3D打印墨水在本質上非常類似，都需要完成從流動狀态向固化狀态的快速轉變。

比如光固化膠，我們可以用光斑在膠水平面上掃出各種形狀，一層一層，就實現了3D打印。

不過這樣還是不夠快，我們還可以用”面光源“直接照出一個面的形狀。

這樣還是不夠快，來自北卡來羅來納大學的德西蒙尼教授發明了一種極其快速的光固化打印方法——連續液體界面提取技術（CLIP），這種方法在實際打印時，就像變魔術一樣，從膠水池中“拉”出一個物體來！

德西蒙尼教授利用了光固化膠的一個非常有趣的特性——光固化膠中不能含有氧氣。這也是為什麼光固化膠在生産時，一定要去除其中溶解的所有氧氣。而在CLIP工藝中，我們反其道行之，讓池子的底面可以滲透氧氣，這樣，大概有0.1mm範圍内不會固化，因此也不會“把底面粘上”，這樣就可以實現連續地打印了。

這種CLIP的打印效率比傳統SLA打印快100倍，這種技術剛出現時非常震撼，馬上就登陸了Science雜志的封面。

科技千裡眼頭條号，長期緻力于用最易懂的講解诠釋科技，與中國所有自我教育者一同理解科技、認識世界。主頁下現有多篇科學技術專欄，抓住核心思想，提煉學科精華，重構知識體系，用生動極簡的語言，極速理解學科精要，輕松掌握學科應用。