本文主要介紹複合樹脂膠粘劑的組成、性能和特點，研究膠粘劑在光學加工研磨拋光材料中的應用。
1、前言
光學加工高效生產用研磨拋光材料的超精磨片、拋光片，是用於光學零件研磨及拋光的工藝性材料。其基本組分分別以金剛石微粉或氮化硼、碳化硼微粉及氧化鈰或氧化鐵拋光粉為磨料，加入無機填料及其他助劑，藉助膠粘劑將其粘接起來，並經冷壓成型后固化處理，使其成為具有一定形狀的研磨拋光材料。膠粘劑在研磨拋光過程中起粘接支撐磨料的作用。
穩定、持續的研磨拋光能力，除與光學加工銑磨以及超精磨工藝、拋光工藝的成熟和所達到的精度相關外，粘接研磨拋光材料使用的膠粘劑及用量最為重要。其用量又與膠粘劑的形態有關。藉助溶劑配製成膠粘劑溶液，才有可能在研磨拋光材料中用較少量的膠粘劑，並做到使膠液均勻地分散、製作出表觀質量和使用性能都好的超精磨片和拋光片。
2、膠粘劑及其形態的選擇
膠粘劑的選擇與用量的確定，主要依據以滿足成型的加工工藝要求，並賦予研磨材料一定的強度、耐磨性、自銳性和硬度等性能進行選擇。膠粘劑用量與膠粘劑的形態有關，如用固體粉末或黏稠態的膠粘劑，必須加入較多的膠才能滿足成型料的配製及成型加工工藝，以製得質量較好的超精磨片和拋光片。
通過多年的經驗總結，研磨材料使用的膠粘劑，用單組分環氧樹脂膠或熱塑性酚醛樹脂較好；拋光材料使用的膠粘劑以熱塑性酚醛樹脂或天然的紫膠樹脂，並藉助適當的溶劑配製成膠粘劑溶液使用比較合適。
2.1 環氧樹脂膠粘劑
作為研磨拋光材料膠粘劑的環氧樹脂，主要是雙酚A縮水甘油醚型。為了提高磨料和填料在超精磨片及拋光片中的填充量和分散性，一般是用黏度低、流動性好的液體環氧樹脂，並使用反應熱小、適用周期長、毒性低的固化劑。在環氧樹脂膠料中添加鈦偶聯劑后，能顯著降低磨料和填料造成的高黏度，並進一步提高成型料中磨料和填料的填充量和分散性。但上述環氧體系僅能採用澆鑄成型工藝。從研磨拋光材料的工藝性能來看，其樹脂含量仍偏高，溫度特性變化大、彈性高、自銳性能差，加工的拋光材料不能做到清水拋光，僅可用作高速拋光的拋光膜層材料。
為改善製品的成型性能，改用了潛性固化環氧樹脂。即由液體環氧樹脂、潛性固化劑、促進劑等配製而成的單組分膠粘劑。使用前用丙酮稀釋至一定濃度再配製研磨拋光材料，用較少的膠就可以達到較好的粘接效果。另外，採用冷壓成型工藝加工的超精磨片或拋光片較澆鑄成型的製品受溫度的影響小、尺寸穩定性好、自銳性能好，加工的拋光片可以做到清水拋光。
潛性固化劑在常溫下短時間不溶於環氧樹脂及常用有機溶劑中，提高溫度才能使其逐漸溶解於環氧樹脂中，並隨之開始交聯固化。
2.2 酚醛樹脂膠粘劑
用作粘接研磨拋光材料的膠粘劑，主要是熱塑性酚醛樹脂，即苯酚甲醛樹脂或聚酚醚樹脂（新酚樹脂）。用無水乙醇為溶劑與其配製成樹脂溶液，加入可與之反應的多聚甲醛或六次甲基四胺等變定劑后，則縮聚反應又能繼續進行，直到形成體型結構的聚合物。用於粘接磨料和拋光材料的物質，一般採用六次甲基四胺固化熱塑性樹脂，這是因為該樹脂便於冷壓成型，固化時不放出水，製品的剛性好。
2.3 縮醛樹脂膠粘劑
縮醛樹脂即聚乙烯醇縮醛，它是熱塑性線型高分子化合物，其分子結構中除不同含量的縮醛基外，尚含有部分羥基以及少量的乙醯基。其中所含的極性基團，賦予膠粘劑很好的化學活性和很好的粘接性。因此，聚乙烯醇縮醛的性能與這些基團的含量有關。
聚乙烯醇縮醛在不添加其他化學物質進行改性時，它仍保持熱塑性樹脂的性能。所以，用聚乙烯醇縮醛（主要是聚乙烯醇縮甲醛或聚乙烯醇縮丁醛）粘接的拋光片，經冷壓成型，固化處理后，其樹脂仍保留熱塑性的特點。
2.4 紫膠樹脂膠粘劑
紫膠樹脂（又名蟲膠樹脂）是一種紫膠蟲寄生在某些樹種的枝條上，吮吸樹汁後分泌出一種紫紅色有黏性的天然樹脂，它的主要組成物質是由一些羥基酸的內酯構成的固體溶液，是多種不同羥基酸的聚酯混合物。一般認為是由羥基脂肪酸和半萜酸構成的一個具有彈性的格網，空隙中含有蠟酸酯及遊離蠟酸等一些低分子脂肪酸酯的混合物，其中某些低分子脂肪酸起一定內增塑的作用。
經加工后的紫膠樹脂具有熱塑性及熱固性的雙重性能，因此，其熱性能比較突出。在常溫下是固體，其軟化溫度為72～75℃，一般加熱到70℃以上時開始軟化，隨著溫度升高逐漸熔化，冷卻后恢復固體狀。其熱塑性或熱固性主要取決於加熱溫度對它聚合作用的影響。溫度低於110℃基本上是熱塑性的；溫度升高到120℃以內聚合作用很慢，當溫度高於120℃至135℃時，其由熔隔態迅速變稠，失去流動性，最後聚合成一種硬化的不溶不熔物。此過程呈現熱固性；紫膠樹脂在加熱聚合過程中伴有脫水現象，這可以看成是紫膠樹脂分子結構中的羥基與羧基的相互反應、縮聚成高分子聚酯，這種縮聚反應在通常情況下是不可逆的。縮聚反應可示意為：
紫膠樹脂受熱逐漸聚合，其物理化學性質也隨之發生變化。利用這種特性，在加工光學拋光片時可根據光學零件的性質和硬度，選擇適當的加熱溫度使紫膠具有熱塑性或熱固性。通常，縮聚反應溫度低於110℃，因此，用於粘接拋光磨料的紫膠樹脂仍具有熱塑性和酸性樹脂的特點，以製得質地優良的拋光片，利於加工質軟或光學穩定性較差的光學玻璃零件。
2.5 環氧-酚醛樹脂膠粘劑
這是一種用酚醛樹脂固化環氧樹脂的膠粘劑，其兼具兩種樹脂的優點。為了克服液體環氧樹脂在加工研磨拋光材料時帶來的性能上的不足，常以固體環氧樹脂代替。
用作環氧樹脂固化劑並為之改性的熱塑性線型結構的酚醛樹脂，其分子結構中不含羥甲基，但基於酚醛樹脂中的羥基可以和環氧樹脂起醚化反應，亦可看作是環氧樹脂與線型酚醛樹脂的嵌段共聚。它是通過酚核上的羥基與環氧基作用，合成耐熱性很好的嵌段共聚物。因此，線型結構的酚醛樹脂可以固化環氧樹脂。它們在加熱條件下相互反應，形成高度交聯的體型結構聚合物，這個固化體系既為環氧樹脂保持了良好的粘接性，又為酚醛樹脂提供了高的機械強度。
選用高分子質量固體環氧樹脂與低分子質量的固體線型酚醛樹脂，分別用氣流法粉碎成精細的樹脂粉末，以製備研磨拋光材料成型料。經冷壓成型及后固化處理，製作的研磨拋光材料結構緊密、強度高，只是在製作工藝上沒有單組分環氧膠粘劑方便。
其實，作為一般光學用研磨拋光材料無需使用這樣高強度的膠粘劑，而將其用在金屬研磨拋光材料上就很有必要。
2.6 酚醛-縮醛樹脂膠粘劑
酚醛-縮醛樹脂膠粘劑採用的並非甲階酚醛樹脂，而是線型結構的熱塑性酚醛樹脂。摻人少量的聚乙烯醇縮丁醛進行改性，可改善酚醛樹脂的脆性及吸水性，並降低成型料壓制時的成型壓力。用於改性酚醛樹脂的聚乙烯醇縮丁醛的分子結構中含有一定的羥基，有利於在乙醇中溶解，並與酚醛樹脂有很好的相容性，加入變定劑在交聯過程中也不會離析出來。若不加入變定劑，其固化時仍保持熱塑性。因此，在使用中常利用它的這一行為，人為地控制其熱塑性或熱固性的物性，用於調整粘接磨料或研磨拋光材料的硬度及其熱學、力學性能，得到不同性能的固化產物，以適應光學零件加工中的軟質玻璃件或硬質玻璃零伯和化學穩定性差的玻璃零件的研磨拋光需要。
3、結語
利用溶劑製備膠粘劑溶液、並以其配製研磨拋光材料成型料，是製作優質研磨拋光材料的工藝基礎，它決定了研磨拋光材料的成型加工方法及其製品的特性。因此要求我們必須熟悉和掌握多種膠粘劑的性能，同時可根據被加工的光學零件的材質、特性，制訂出不同的配比工藝，才能有效提高光學零件的加工質量。
為改善製品的成型性能，改用了潛性固化環氧樹脂。即由液體環氧樹脂、潛性固化劑、促進劑等配製而成的單組分膠粘劑。使用前用丙酮稀釋至一定濃度再配製研磨拋光材料，用較少的膠就可以達到較好的粘接效果。另外，採用冷壓成型工藝加工的超精磨片或拋光片較澆鑄成型的製品受溫度的影響小、尺寸穩定性好、自銳性能好，加工的拋光片可以做到清水拋光。
用作環氧樹脂固化劑並為之改性的熱塑性線型結構的酚醛樹脂，其分子結構中不含羥甲基，但基於酚醛樹脂中的羥基可以和環氧樹脂起醚化反應，亦可看作是環氧樹脂與線型酚醛樹脂的嵌段共聚。它是通過酚核上的羥基與環氧基作用，合成耐熱性很好的嵌段共聚物。因此，線型結構的酚醛樹脂可以固化環氧樹脂。它們在加熱條件下相互反應，形成高度交聯的體型結構聚合物，這個固化體系既為環氧樹脂保持了良好的粘接性，又為酚醛樹脂提供了高的機械強度。
