复合材料胶粘剂
A. 木材胶粘剂的简介
木材胶粘剂
wood adhesive木材加工工业的产品,如胶合板、刨花板、中密度纤维板、层压制品、装饰覆面板及细木工板等的生产都需要不同性能的胶粘剂。胶粘剂的出现,不仅对节约木材及简化生产工艺具有重要作用,还可把金属或塑料等不同性能的材料与木质材料胶粘,制成各种性能的复合材料,从而发挥木材的独特功能,提供某些特殊的用途。
B. 国内较好的胶粘剂品牌是什么品牌
全国范围内综合性胶粘剂品牌:湖北回天,北京天山,上海康达
C. 胶粘剂,环氧树脂胶粘剂,复合胶粘剂的主要特点是什么
复合薄膜的生产工艺及其弊端
复合薄膜的生产方法主要是挤出复合和干法复合,干法复合工艺适用于各种薄膜基材的复合。目前,世界各国干法复合使用的胶粘剂都是聚氨酯胶粘剂,可制得满足耐热、耐寒、耐油、耐酸、耐药品、阻气、透明、耐磨以及耐穿刺等性能要求的软包装复合薄膜。干法复合是指使用胶粘剂把二种薄膜基材粘合在一起,胶粘剂涂布在基材薄膜上以后,靠加热干燥去除溶剂和发生化学反应进行复合(压合),因此称干法复合工艺,又叫干法层压。也就是加热使涂布干燥后表面已无粘性的胶层热融,赋予可粘接性,贴合后树脂再结晶化,立即得到较高的初期粘接强度。这种粘接方式,在工业操作上希望热活化温度低。干法复合工艺用于溶剂型胶粘剂制备复合薄膜存在着缺点,如胶层有机溶剂的残留有可能迁移到包装的食品中,挥发出来的溶剂会造成严重的环境污染,需要大量的投资回收溶剂和建立防护设施。为了解决有机溶剂带来的公害问题,1974年德国Henbets公司首先用无溶剂型聚氨酯胶粘剂制成复合包装材料。虽然无溶剂胶粘剂工艺能消除上述弊病,但为便于涂敷,要求粘度低,相应的聚氨酯相对分子质量小,致使复合初始强度不够理想,正在研究开发内聚力大的低粘度聚氨酯复合胶粘剂。而通过改性提高水性聚氨酯胶膜的某些性能,使得水性聚氨酯在复合薄膜软包装上应用成为可能。国外许多公司已开发出此类胶粘剂。例如Fuller开发的WD-4003、WD-4006和WD-4007聚氨酯分散液对多种软包装材料均有极好的胶接性,交联后的胶接强度高于薄膜材料本身。复合后在93℃烘道内处理24s,使之部分交联,即可有足够强度切割所需尺寸。
2水性聚氨酯胶粘剂的特性
水性聚氨酯胶粘剂是指聚氨酯溶于水或分散于水中而形成的胶粘剂。在实际应用中水溶液型很少,主要是聚氨酯水性分散体或乳液,是以水为介质的二元胶态体系,聚氨酯粒子分散于连续的水相中。水性聚氨酯胶粘剂具有无毒、不易燃烧、不污染环境、节能、安全可靠、不易损伤被涂饰表面、适用于易被有机溶剂侵蚀的材料、易操作和改性等优点,使得它在织物、皮革涂饰及木材胶粘剂等领域得到广泛的应用,正在逐步代替溶剂型聚氨酯。除了上述优点,与溶剂型聚氨酯胶粘剂相比,水性聚氨酯胶粘剂还具有自身的一些特点:(1)大多数水性聚氨酯胶粘剂中不含NCO基团,因而主要靠分子内极性基团产生内聚力和粘附力,水性聚氨酯中含有羧基、羟基等基团,适宜条件下可参与反应,使胶粘剂产生交联。(2)高相对分子质量、低粘度、乳液粘度与树脂相对分子量无关。(3)高固含量、低粘度,通过乳液粒径控制可得低粘度产品。(4)由于水的挥发性比有机溶剂差,故水性聚氨酯胶粘剂干燥较慢,并且由于水的表面张力大,对表面疏水性的基材的润湿能力差。若当大部分水分还未从粘结层、涂层挥发到空气中,或者被多孔性基材吸收就遽然加热干燥,则不易得到连续性的胶层。由于大多数水性聚氨酯是由含亲水性的聚氨酯为主要固体成分,且有时还含水溶性高分子增稠剂,胶膜干燥后若不形成一定程度的交联,则耐水性不佳。(5)水性聚氨酯胶粘剂可与多种水性树脂混合,以改进性能或降低成本。(6)水性聚氨酯胶粘剂气味小,操作方便,残胶易清理。
3水性聚氨酯胶粘剂应用于制备复合薄膜的不足之处以及改善方法干法复合工艺中,胶粘剂是影响复合薄膜品质性能的关键因素,因此食品包装复合薄膜用胶粘剂应具备下述性能:(1)粘合性复合包装薄膜使用的基材有塑料、铝箔等,而塑料又分很多种类,要将这些表面特性不同的薄膜粘接在一起,要求胶粘剂必须具有同时能粘合两种不同薄膜材料的性能。(2)柔软性以塑料为主的复合材料,又称软性包装材料,其受欢迎的主要原因就是其轻柔性。这除了本身要柔软、可折叠外,胶粘剂本身也要具备这种性能。如果胶膜坚硬、性脆、不可折叠,则失去了包装的意义。(3)耐热性许多食品包装在制造加工操作中要经受高温(180~220℃),例如,热封制袋,对包装好的食品经高温杀菌以及蒸煮食品等,这就不仅仅要求各种基材薄膜经受起高温的考验,所使用的胶粘剂也能经受得起高温的考验,否则,经高温处理后的薄膜分层剥离,就不是复合包装薄膜了。这一点必须在选用胶粘剂时慎重考虑。(4)耐寒性许多食品包装后要低温冷藏或冷冻保存,这就要求包装薄膜本身能耐低温。如果胶粘剂在低温下发生变硬、发脆、分层、剥离、脱胶等现象,则不符合要求。(5)抗介质性食品本身是一种成分非常复杂的物质,含水、油、盐、酒,还有辣、香料,甚至醋酸、柠檬酸、乳酸、糖、硫化物、氧化物等。面对这些复杂的成分,包装后又要受高低温处理和长期贮存的考验,要保持包装薄膜的完美无缺,除了基材薄膜本身的优良抗介质侵蚀能力外,胶粘剂的稳定性也很重要,要能抵抗各种介质的侵蚀,否则会引起复合薄膜分层剥离,失去包装作用。(6)安全卫生性食品包装复合薄膜所保护的、所包装的东西是直接入口的,为了对消费者身体的健康安全负责,不仅基材薄膜要无味、无臭、无毒,所使用的胶粘剂也要具有相同的性能,安全卫生性是世界各国都十分重视的大问题。
针对以上所述,结合水性聚氨酯胶粘剂的特性,对水性聚氨酯胶粘剂应用于制备复合薄膜的不足之处进行分析,并提供以下改善方法:
①因分子结构中有亲水基团,其耐水性及耐溶剂性欠佳。为改善其耐水性及耐溶剂性,研究措施很多,其中较有效的措施是通过交联。交联方法分内交联和外交联两种。内交联是指制备过程中即已完成架桥及交联行为。内交联法常因不慎交联过度,致使预聚体无法于水中分散。若分散同时交联,易生成沉淀而分层。即使无上述现象发生,具网状结构的水性聚氨酯往往在室温下的润湿性和成膜性欠佳。外交联是指向水性聚氨酯中外加交联剂,相当于双组分体系,即在使用前添加交联剂组分于水性聚氨酯主剂中,在适合的干燥成膜条件下,产生化学反应,形成交联的胶膜。与内交联法相比,所得乳液性能好,并且可根据不同的交联剂品种及用量,调节胶膜的性能。外交联法是目前工业上应用最广的一种方法。通常交联可提高水性聚氨酯胶膜的耐溶剂、耐热蠕变以及胶接力学性能等。按反应官能团分,其适用交联体系有:含羧基—(COOH)基团三聚氰胺/甲醛、多官能度氮杂环丙烷、碳化二亚胺、环氧树脂、锌或锆盐的离子性交联剂;含羟基—(OH)基团三聚氰胺/甲醛、环氧树脂、屏蔽异氰酸酯交联剂;含胺—(NH)基团三聚氰胺/甲醛、环氧树脂屏蔽异氰酸酯交联剂、水分散性多异氰酸酯、氮杂环丙烷交联剂。下表1为常用交联剂比较,表中所列交联温度和速度可随交联剂添加量和使用条件不同而异。
②水系聚氨酯胶粘剂的初粘性低也是阻碍它广泛应用的因素之一。除加入增粘剂改善外,大日本油墨和化学品公司引入环氧树脂制成的水系聚氨酯,显示出良好的初粘性,且其耐水性、耐溶剂、耐热蠕变,密着性能也得到明显改善。
D. 合成树脂胶粘剂的用途是什么
以合成树脂为主体,加入固化剂和其他助剂配制而成的胶粘剂。合成树脂是由小分子物质在一定条件下,经聚合或缩合而成。合成树脂胶粘剂在耐水、耐热、耐腐蚀等性能及操作工艺方面都比天然树脂胶好。合成树脂胶粘剂是制造木质人造板和集成材不可缺少的原料,其用量占首位。其次是建筑和机械制造业,用于室内装修、密封和机械修补;轻工业中的快速包装,无线装订,皮革及文体用具的粘合。此外,现代医学、电子器件和文物修复保护中,合成树脂胶粘剂也起着重要作用。
简史
合成树脂胶粘剂是20世纪初的产物。美国贝克兰(L.H.Baekeland)于1907年发明了酚醛树脂,并用于模压制品,自此合成树脂开始进入胶粘剂领域。第一次世界大战后,随着航空工业和化学工业的发展,于30年代又研制成醇酸树脂、脲醛树脂、聚醋酸乙烯酯胶粘剂。胶粘剂的发展深刻地为时代的需要和科学技术的发展所影响。为了解决胶粘剂的耐水性和耐久性,40~50年代三聚氰胺甲醛树脂胶、间苯二酚树脂胶、环氧树脂胶相继问世;60年代中期出现了杂环高分子耐高温胶粘剂;70年代出现了具有十分优良性能的改性丙烯酸胶粘剂。由于高分子材料及胶接技术的革新和突破,促使合成树脂胶粘剂的迅速发展,到80年代末,品种已达数千种,产量占胶粘剂总产量的80%以上。
中国合成树脂胶粘剂起步较晚。50年代中期开始研制酚醛树脂和脲醛树脂胶粘剂,主要用于木材加工工业,60年代初开始大规模生产。与此同时浸渍用三聚氰胺甲醛树脂胶、聚醋酸乙烯乳胶也相继问世。随着木材加工工艺的革新和复合材料粘接技术的发展,70~80年代又出现了热熔胶、异氰酸酯胶及丙烯酸树脂胶粘剂等,品种已达300余种。
分类
合成树脂胶粘剂种类很多。按其用途可分为结构胶和非结构胶。①结构胶:用于胶接受力部位,一般要求接头所承受的应力和被粘物体本身相当。例如环氧及改性环氧树脂胶、酚醛及改性酚醛树脂胶、间苯二酚甲醛树脂胶及杂环高分子胶等均属之。②非结构胶:用在非主要受力部位上。非结构胶对力学方面的要求较结构胶低。例如脲醛树脂胶、聚醋酸乙烯酯胶等均是。
合成树脂胶粘剂按其树脂的化学结构和性能,又可分为热固性合成树脂胶和热塑性合成树脂胶。①热固性合成树脂胶:由于在热和催化剂或热和压力的作用下,发生化学反应而变成不熔不溶状态的树脂胶,如酚醛树脂胶、间苯二酚树脂胶、脲醛树脂胶、三聚氰胺甲醛树脂胶、环氧树脂胶、不饱和聚脂树脂胶、聚氨酯胶、有机硅树脂胶等均属之。②热塑性合成树脂胶:可反复受热软化(或熔化)和受冷后凝固的树脂胶。一般是线型高分子化合物。在软化状态下能受压进行模塑加工,在冷却至软化点以下能保持模具形状。例如聚氯乙烯树脂、聚醋酸乙烯酯及其共聚树脂、聚乙烯及其共聚树脂、聚乙烯醇缩醛、聚丙烯酸酯、过氯乙烯树脂等胶均是。
常用合成树脂胶
木材工业常用的合成树脂胶粘剂有以下几种:
酚醛树脂胶
酚类(苯酚、甲酚)与醛类(主要是甲醛),在催化剂作用下缩聚而成的产品。随酚和醛的种类、摩尔比及所用催化剂不同,其反应生成物也不同。有热塑性和热固性两类树脂。在酸性催化剂条件下(pH<4),苯酚过量时,生成线型的热塑性酚醛树脂;在碱性催化剂条件下,醛过量或等量时,生成热固性酚醛树脂。木材工业用的主要是热固性酚醛树脂。其制法是取苯酚与甲醛的摩尔比在1∶1.2~2.5,用不同的催化剂,所制成的树脂性能亦不相同。用氢氧化钠作催化剂,则生成水溶性树脂,主要用于人造板胶粘剂;用氨水为催化剂,制得醇溶性树脂,主要用于浸渍木单板、纸张等制造层积材。酚醛树脂胶耐沸水、耐老化性能好,胶合强度高,其制品属于高耐水室外型产品,主要用于制造一类胶合板、航空胶合板、船舶板、车厢板、木材层积塑料和装饰板等。(见酚醛树脂胶粘剂)
间苯二酚甲醛树脂胶
间苯二酚与甲醛在催化剂作用下缩聚而成的产品。其制法是取间苯二酚与甲醛的摩尔比为1∶0.5~0.7,在微酸或碱性催化剂作用下,经过短时间的回流,用乙醇稀释,即可制得红棕色液体树脂。使用前需往树脂中补加甲醛或多聚甲醛和木粉填加剂。在室温下约需15~50分钟即可固化。间苯二酚树脂胶耐沸水、耐老化性能为木材胶粘剂之首。因而常用于胶合各种木质构件,如大型屋架、桥梁及枕木等。该胶主要缺点是成本高。为了降低成本,一般用它与苯酚甲醛共缩聚,制成间苯二酚—苯酚甲醛树脂胶。常用丁腈橡胶、聚乙烯醇缩醛等改善其胶层的脆性。(见间苯二酚树脂胶粘剂)
氨基树脂胶
尿素及三聚氰胺与甲醛反应制得的树脂胶均属氨基树脂胶。一般为水溶性或醇溶性;多为液状树脂,特殊需要也可制成粉状树脂。脲醛树脂又称尿素甲醛树脂。其制法是将尿素和甲醛缩聚成低分子量的初期产物,根据需要再进行真空脱水,制成不同浓度的液体树脂。使用时需加入固化剂及其他助剂配制成脲醛胶。脲醛胶具有原料成本低、固化速度快、胶层色泽浅、能防腐防霉菌等特点,故广泛用于制造胶合板、刨花板、细木工板和中密度纤维板。其产品属于室内型二类产品。用量约占木材胶粘剂的70~80%。(见脲醛树脂胶粘剂)
三聚氰胺树脂胶
又称三聚氰胺甲醛树脂胶。反应原理与脲醛树脂相似。该胶的耐热水及耐老化性能均比脲醛树脂好,但成本高。为了降低成本,在制造时,常加入适量的尿素制成三聚氰胺尿素甲醛共缩树脂胶。三聚氰胺树脂耐磨、耐热及耐腐蚀性能均优,主要用于制造装饰板。(见三聚氰胺树脂胶粘剂)
聚醋酸乙烯酯胶
醋酸乙烯单体在引发剂的作用下经聚合反应而制成的产品,是热塑性胶粘剂。聚合方法不同,又分为溶液聚合胶和乳液聚合胶。其中产量最大的是乳液聚合胶。常用于木制品胶合的“白胶”,即聚醋乙烯酯乳胶。该胶为自干型胶粘剂,固化后胶层为无色透明,对制品无污染,无臭无毒,对人体无刺激作用,使用方便,不需加固化剂,室温即可固化,初期胶合强度高,且胶膜有韧性。但胶层耐水性差,蠕变性大,故常与热固性树脂(脲醛树脂、三聚氰胺树脂、酚醛树脂)混合使用,或加入交联剂以改进其耐水性和耐热性。聚醋酸乙烯乳胶,对纤维素材料及多孔材料有优良的胶合强度,广泛用于木制品、纸张及织物的胶合,也是家庭常用的胶粘剂。(见聚醋酸乙烯酯胶粘剂)
展望
随着人造板应用领域的扩大,必将从室内家具及装修发展到室外建筑及结构用材。因此对胶粘剂的耐候、耐久及耐腐蚀性能提出新的要求,如改进脲醛树脂胶的耐候和耐久性,进一步降低脲醛胶的甲醛释放量。由于人造板表面加工技术日益发展,所用的配套新胶种如压敏胶、热熔胶将得到进一步发展。同时溶剂型胶粘剂因易造成空气污染和存在易爆、易燃的危险,使其发展受到限制,因而促进了乳液型胶粘剂的发展和应用。
E. 胶黏剂的发展史
胶黏剂的发展进入了一个漫长的历史进程,人类使用胶黏剂,可以追溯到很久以前。从考古发掘中发现,远在600年前,人类就用水和黏土调和起来,作为胶黏剂,制陶和制砖,把石头等固体粘结成生活用具。我国是发现和使用天然胶黏剂最早的国家之一。远古时代就有黄帝煮胶的故事,一些古代书籍就有关于胶黏剂制造和使用的踪迹,足以证明我国使用胶黏剂的历史之悠久。
伴随着生产和生活水平的提高,普通分子结构的胶黏剂已经远不能满足人们在生产生活中的应用,这时高分子材料和纳米材料成为改善各种材料性能的有效途径,高分子类聚合物和纳米聚合物成为胶粘剂重要的研究方向。在工业企业现代化的发展中,传统的以金属修复方法为主的设备维护工艺技术已经不能满足针对更多高新设备的维护需求,为此诞生了包括高分子复合材料在内的更多新的胶黏剂,以便解决更多问题,满足新的应用需求。二十世纪后期,世界发达国家以美国福世蓝(1st line)公司为代表的研发机构,研发了以高分子材料和复合材料技术为基础的高分子复合型胶黏剂,它是以高分子复合聚合物与金属粉末或陶瓷粒组成的双组分或多组分的复合材料,它可以极大解决和弥补金属材料的应用弱项,可广泛用于设备部件的磨损、冲刷、腐蚀、渗漏、裂纹、划伤等修复保护。高分子复合材料技术已发展成为重要的现代化胶黏剂应用技术之一。
胶黏剂的危害
胶黏剂可能对环境的污染和人体健康的危害,是由于胶黏剂中的有害物质。如挥发性有机化合物、苯、甲苯、二甲苯、甲醛、游离甲苯二异氰酸酯以及挥发性有机化合物等所造成的。
挥发性有机化合物(VOC)在胶黏剂中存在较多,如溶剂型胶黏剂中的有机溶剂,三醛胶(酚醛、脲醛、三聚氰胺甲醛)中的游离甲醛,不饱和聚酯胶黏剂中的苯乙烯,丙烯酸酯乳液胶黏剂中的未反应单体,改性丙烯酸酯快固结构胶黏剂中的甲基丙烯酸甲酯,聚氨酯胶黏剂中的多异氰酸酯,α-氰基丙烯酸酯胶黏剂中的SO2,4115建筑胶中的甲醇、丙烯酸酯乳液中的增稠剂氨水等。这些易挥发性的物质排放到大气中,危害很大,而且有些发生光化作用,产生臭氧,低层空间的臭氧污染大气,影响生物的生长和人类的健康,有些卤代烃溶剂则是破坏大气臭氧层的物质。有些芳香烃溶剂毒性很大,甚至有致癌性。 苯的蒸气具有芳香味,却对人又强烈的毒性,吸入和经皮肤吸收都可中毒,使人眩晕、头痛、乏力、严重时因呼吸中枢痉挛而死亡。苯已被列为致癌物质,长期接触有可能引发膀胱癌。空气中最高容许浓度为40mg/m³。
甲苯具有较大毒性,对皮肤和黏膜刺激性大,对神经系统作用比苯强,长期接触有引起膀胱癌的可能。但甲苯能被氧化成苯甲酸,与甘氨酸生成马尿酸排出,故对血液并无毒害。短期内吸入较高浓度甲苯可出现眼及上呼吸道明显的刺激症状、眼结膜及眼部充血、头晕、头痛、四肢无力等症状。空气中最高容许浓度100mg/m³。 二甲苯对眼及上呼吸道黏膜有刺激作用,高浓度时对中枢神经系统有麻醉作用。短期内吸入较高浓度二甲苯可出现眼及上呼吸道明显的刺激症状、眼结膜及咽部充血,头晕、头痛、恶心、呕吐、胸闷、四肢无力、意识模糊、步态蹒跚。工业用二甲苯中常含有苯等杂质。
甲醛具有强烈的致癌和促癌作用。大量文献记载,甲醛对人体健康的影响主要表现在嗅觉异常、刺激、致敏、肺功能异常、肝功能异常和免疫功能异常等方面。
游离甲苯二异氰酸酯在装修中主要存在于油漆之中,超出标准的游离TDI会对人体造成伤害,主要是致敏和刺激作用,出现眼睛疼痛、流泪、结膜充血、咳嗽、胸闷、气急、哮喘、红色丘疹、斑丘疹、接触性致敏性等症状,国际上对游离TDI的限制标准是0.5%以下。
F. 复合材料胶粘剂是什么类型的材料
主导胶粘剂粘接性能,同时也是区别胶粘剂类别的重要...铁听(桶)包装、塑料及复合材料包装、打包及其它耗材.
G. 胶粘剂的发展史
伴随着生产和生活水平的提高,普通分子结构的胶粘剂已经远不能满足人们在生产生活中的应用,这时高分子材料和纳米材料成为改善各种材料性能的有效途径,高分子类聚合物和纳米聚合物成为胶粘剂重要的研究方向。在工业企业现代化的发展中,设备的集群规模和自动化程度越来越高,同时针对设备的安全连续生产的要求也越来越高,传统的以金属修复方法为主的设备维护工艺技术已经远远不能满足针对更多高新设备的维护需求,对此需要研发更多针对设备预防和现场解决的新技术和材料,为此诞生了包括高分子复合材料在内的更多新的胶粘剂,以便解决更多问题,满足新的应用需求。
正基于此,二十世纪后期,世界发达国家以美国公司为代表的研发机构,研发了以高分子材料和复合材料技术为基础的高分子复合型胶粘剂,它是以高分子复合聚合物与金属粉末或陶瓷粒组成的双组分或多组分的复合材料,它是在高分子化学、胶体化学、有机化学和材料力学等学科基础上发展起来的高技术学科。它可以极大解决和弥补金属材料的应用弱项,可广泛用于设备部件的磨损、冲刷、腐蚀、渗漏、裂纹、划伤等修复保护。高分子复合材料技术已发展成为重要的现代化胶粘剂应用技术之一。 据不完全统计,迄今为止已有6000多种胶粘剂产品问世,由于其品种繁多,组分各异,尚无统一的分类方法。按固化方式的不同可将胶粘剂分为熔融固化型、挥发固化型、遇水固化型、反应固化型。
1.1、熔融固化型
熔融固化型胶粘剂是指胶粘剂在受热熔融状态下进行粘合的一类胶粘剂。其中应用较普遍的为焊锡、银焊料等低熔点金属,棒状、粒状、膜状的EVA(聚乙烯 醋酸乙烯)热熔胶。
1.2、挥发固化型
挥发固化型胶粘剂是指胶粘剂中的水分或其它溶剂在空气中自然挥发,从而固化形成粘接的一类胶粘剂。如水玻璃系列胶粘剂、氯丁胶等。
1.3、遇水固化型
遇水固化型胶粘剂是指遇水后即发生化学反应并固化凝结的一类物质。其中以石膏、各类水泥为代表。
1.4、反应固化型
反应固化型胶粘剂是指由粘料与水以外的物质发生化学反应固化形成粘接的一类胶粘剂。磷酸盐类胶粘剂、齿科胶泥、α 氰基丙烯酸酯瞬干胶水、丙烯酸双酯厌氧胶水等都属于这一类。 2.1、耐温性耐温性是无机胶粘剂的优良特性之一。无机高温胶粘剂通常使用范围在1500~1750℃,而磷酸 氧化铜胶粘剂的耐温范围更广,可在 180~1400℃范围内使用。但无机高温胶粘剂使用的主要骨料是锆英砂和耐火土,锆英砂价格较高,主要靠进口,耐火土要以牺牲土地来取得,代价巨大。因此,寻找廉价易得的产品来取代传统骨料以降低生产成本是当务之急。某些有机胶粘剂通过改性也已达到了耐高温性能。例如,酚醛树脂胶就能耐1500℃的高温。市场对耐温胶粘剂的需求正在不断的增长,因而这类胶粘剂有着广阔的发展前景。
2.2、低污染性
随着全球环境的日益恶化,人们逐渐开始使用一些环保产品。胶粘剂虽然算不上一类庞大的化工产品,但对环境的危害也不容忽视。那些非环保型的胶粘剂将逐渐被抛弃。聚乙烯甲醛胶粘剂(俗称“107胶”)由于含有游离甲醛,危害人体健康。在发达国家早已禁用,但在中国由于其价格低廉,所以仍有相当的市场份额。但其用量已逐渐减少,不久将会全部淘汰。如何通过改性使非环保型的胶粘剂变为环保型胶粘剂是势在必行的工作。日本公司已经研究成功一种可代替胶合板制造中不含甲醛的粘合剂。通常的脲甲醛和蜜胺粘合剂含有能引起人体过敏反应的甲醛,此粘合剂的强度、耐水性和成本与蜜胺粘合剂相近。在环保的呼声日益高涨的今天,越来越多的人开始致力于可生物降解胶粘剂的研制。聚合物的生物降解是通过水解和氧化作用来完成的。大部分能降解的聚合物在其主链上含有可降解的基团,例如胺基、羟基、脲基等。用双羟基与醚反应,合成含有羟甲基的聚酯作为基体,生产可生物降解的胶粘剂,他们还用含有羟基的丁酸酯、戊酸酯、纤维素、淀粉酯等作为基体,用蔗糖酯作为增粘剂,生产能生物降解或水解的胶粘剂。另外,以淀粉或磺化酯为基体,添加含有极性的蜡质,生产含有极性的,对水敏感的胶粘剂,能在水的作用下发生水解,在进行废弃处理时降低或消除对环境的污染
2.3、粘接无破坏性
材料的连接主要有螺栓连接、铆接、焊接和粘接等,使用螺栓连接等技术虽然可实现快速连接,但却因对材料部件打空或局部加热而对材料有所破坏,并在使用中不能避免应力集中。相比之下,粘接技术是一种非破坏性连接技术,并因粘接界面整体承受负荷而提高负载能力,延长了使用寿命。
2.4轻质性
胶粘剂的密度较小,大多在0.9~2之间,约是金属或无机材料密度的20%~25%,因而可以大大减轻被粘物体连接材的重量。这在航天、航空、导弹上,甚至汽车、航海上,都有减轻自重,节省能源的重要价值。 胶粘剂除了能应用于传统的粘接以外还有一些新的、巧妙的应用。
3.1、防腐蚀
舰船的蒸汽管多采用包硅酸铝外加石棉来达到绝热目的,但是由于泄漏或冷热交替产生冷凝水,聚集在底层的蒸汽管外壁上;且蒸汽管长期受高温,可溶性盐的作用,外壁腐蚀很严重。为此可在硅酸铝底层用水玻璃系列胶粘剂作涂敷材料,形成类搪瓷结构的敷层,其热膨胀系数与管材相近,热应力小,不会皲裂。在机械安装中,构件常采用螺栓固定。由螺栓固定的器件长期暴露于空气中,会产生缝隙腐蚀。在机械工作过程中,有时会由于剧烈的震动使螺栓松动。为解决这一问题,可以在机械安装中先将连接构件用无机胶粘剂粘结,然后再用螺栓连接。这样既可起到加固的作用,又可起到防腐的效果。
3.2、用作生物医用
材料羟基磷灰石Ca10(PO4)6(OH)2(简称HA)生物陶瓷的组成接近于人体骨质的无机成分,具有良好的生物相容性,能与骨形成牢固的化学结合,是理想的硬组织替代材料。但是制备的HA植入体的普遍弹性模量高而强度低,活性不理想。选用磷酸盐玻璃胶粘剂,通过胶粘剂的作用将HA原料粉末在低于传统烧结温度下粘接在一起,从而降低了弹性模量,保证了材料活性。一种可以用于心脏粘接的Coseal密封胶水,并已成功地用于临床。在欧洲通过21例心脏手术的对比使用发现,使用Coseal外科手术比其他方法显著地降低了手术粘连,随后的前期临床研究表明,Coseal密封胶水在心脏、妇科及腹部手术中均有巨大发展潜力[13]。胶粘剂在医学方面的应用被誉为胶粘剂工业的新增长点。环氧树脂或不饱和聚脂组成的结构胶水。当代国防技术中,隐身潜艇是海军装备现代化的标志之一。潜艇隐身的一种重要方法是在潜艇外壳敷设消声瓦。消声瓦是一种具有吸声性能的橡胶。为实现消声瓦与艇壁钢板的牢固结合,则要依赖于胶粘剂。
3.3、用于军事领域在军事领域,胶粘剂同样有着广泛的应用。
3.3.1、坦克维修
坦克发动机外壳产生裂纹是常见的疵病。由于金属内部组织的缺陷、应力集中、疲劳、突出的外力作用往往引起发动机体外壳不同的部位产生裂纹。如果用焊接的方法解决这类问题,存在材质会变脆、变形、强度下降等缺点,同时还要损耗电能和设备。而采用特种粘接技术来处理这类裂纹,会取得快、好、省的效果。
3.3.2、军艇装配
军用小艇大多采用一次性粘接的玻璃钢(或纤维复合材料)来减轻艇体的自重和提高艇体的强度。因此,制造这种小艇时大量使用与玻璃钢相同的
3.3.3、用于军用飞机轻型轰炸机
主要以亚音速或跨音速飞行,机身、机翼外蒙皮采用厚度在1.5mm以下的铝合金板材,有的仅0.4~0.8mm厚,其下由波纹型材加强。铆接蒙皮如此薄的结构是很困难的,而采用胶接结构,不仅可克服铆接薄皮易引起的变形、铆钉划窝造成的整体强度损失、减少工装、缩短装配周期,而且增加了结构抗腐蚀性、耐疲劳特性以及破损安全性。现代高性能军用飞机,机翼整体油箱或机身整体油箱的密封需要用到胶粘剂。歼敌机的座舱有机玻璃与涤纶带间的粘接密封,需要高性能的胶粘剂。
3.3.4、导弹弹头热防护层粘接
导弹弹头为抵抗载入时的恶劣环境,要在结构层(轻金属合金材料、特种碳纤维复合材料)外加上热防护层(无机复合材料、特种树脂基复合材料)。热防护层与弹头的连接用到了2000℃左右的耐温胶粘剂。
3.3.5、制备伪装材料
对陆军地面武器来说,主要是8~14μm红外热像仪的威胁,实现红外隐身主要途径是研制具有不同发射率的红外迷彩涂料,通过涂层的不同发射率,对目标外形进行有效的红外图像分割,达到目标与背景相融合的目的。从红外隐身涂料的研究内容来看,高透明胶粘剂是采取的技术途径之一,利用树脂在8~14μm的红外大气层窗口不含有吸收基团来实现胶粘剂本身在红外窗口的低辐射特殊性。雷达涂料是一种能够吸收电磁波,降低目标雷达特征信号,使其具有难以被发现、识别的功能材料,是实现武器装备雷达隐身的主要途径之一。它是由吸收剂和胶粘剂组成的,胶粘剂决定了吸收涂层的物理机械性能和施工性能。
3.4、防恐反恐
美国桑迪亚国家实验中心为保存放在仓库中的核弹头而专门设计了2种超级胶粘剂。一种是使用压力枪发射的胶粘剂,听不到声音而无法活动,但可以呼吸保住生命。假如,恐怖分子侵入仓库,抢得一枚核弹头,为防止爆炸,工兵的最佳选择就是使用这类超级胶粘剂。可以预见,这类超级胶粘剂在未来的战场上将大有用武之地。