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  • 胶粘剂

    胶接(粘合、粘接、胶结、胶粘)是指同质或异质物体表面用胶粘剂连接在一起的技术,具有应力分布连续,重量轻,或密封,多数工艺温度低等特点。胶接特别适用于不同材质、不同厚度、超薄规格和复杂构件的连接。胶接近代发展最快,应用行业极广,并对高新科学技术进步和人民日常生活改善有重大影响。因此,研究、开发和生产各类胶粘剂十分重要

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    基本信息 编辑信息模块

    中文名称: 胶粘剂 外文名: An adhesive
    类型: 科学
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     定义/胶粘剂 编辑

    能将同种或两种或两种以上同质或异质的制件(或材料)连接在一起,固化后具有足够强度的有机
    胶粘剂胶粘剂
    或无机的、天然或合成的一类物质,统称为胶粘剂或粘接剂、粘合剂、习惯上简称为胶。
    分类介绍
    分类方法
    1.按应用方法可分为热固型、热熔型、室温固化型、压敏型等.
    2.按应用对象分为结构型、非构型或特种胶.属于结构胶粘剂的有:环氧树脂类、聚氨酯类、有机硅类、聚酰亚胺类等热固性胶粘剂;聚丙烯酸酯类、聚甲基丙烯酸酯类、甲醇类等热塑性胶粘剂;还有如酚醛-环氧型等改性的多组分胶粘剂。
    3.按固化形式可分为溶剂挥发型、乳液型、反应和热熔型四种.
    4.合成化学工作者常喜欢将胶粘剂按粘料的化学成分来分类.
    5.按主要成分分为有机类、无机类。
    6.按外观分类,可分为液态、膏状和固态三类。
    7.按组分分类:单组分,双组分,反应型。

    组成/胶粘剂 编辑

    合成胶粘剂
    合成胶粘剂由主剂和助剂组成,主剂又称为主料、基料或粘料;助剂有固化剂、稀释剂、增塑剂、填料、偶联剂、引发剂、增稠剂、防老剂、阻聚剂、稳定剂、络合剂、乳化剂等,根据要求与用途还可以包括阻燃剂、发泡剂、消泡剂、着色剂和防霉剂等成分。
    主剂
    主剂是胶粘剂的主要成分,主导胶粘剂粘接性能,同时也是区别胶粘剂类别的重要标志。主剂一般由一种或两种,甚至三种高聚物构成,要求具有良好的粘附性和润湿性等。可作为粘料的物质有:
    1.天然高分子,如淀粉、纤维素、单宁、阿拉伯树胶及海藻酸钠等植物类粘料,以及骨胶、鱼胶、血蛋白胶、酪蛋白和紫胶等动物类粘料。
    2.合成树脂,分为热固性树脂和热塑性树脂两大类。热固性如环氧、酚醛、 不饱和聚酯、聚氨酯、有机硅、聚酰亚胺、双马来酰亚胺、烯丙基树脂、呋喃树脂、氨基树脂、醇酸树脂等;热塑性树脂如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、丙烯酸树脂、尼龙、聚碳酸酯、聚甲醛、热塑性聚酯、聚苯醚、氟树脂、聚苯硫醚、聚砜、聚酮类、聚苯酯、液晶聚合物等,以及其改性树脂或聚合物合金等。是用量最大的一类粘料。
    3.橡胶与弹性体。橡胶主要有氯丁橡胶、丁基腈乙丙橡胶、氟橡胶、聚异丁烯、聚硫橡胶、天然橡胶、氯磺化聚乙烯橡胶等;弹性体主要是热塑件弹性体和聚氨酯弹性体等。
    4.此外,还有无机粘料,如硅酸盐、磷酸盐和磷酸-氧化铜等。
    助剂
    为了满足特定的物理化学特性,加入的各种辅助组分称为助剂,例如:为了使主体粘料形成网型或体型结构,增加胶层内聚强度而加入固化剂(它们与主体粘料反应并产生交联作用);为了加速固化、降低反应温度而加入固化促进剂或催化剂;为了提高耐大气老化、热老化、电弧老化、臭氧老化等性能而加入防老剂;为了赋予胶粘剂某些特定性质、降低成本而加入填料;为降低胶层刚性、增加韧性而加入增韧剂;为了改善工艺性降低粘度、延长使用寿命加入稀释剂等。
    1.固化剂
    2.溶剂
    3.增塑剂
    4.填充剂
    5.增韧剂
    6.偶联剂
    7.其他助剂:引发剂、促进剂、增粘剂、阻聚剂、稳定剂、防老剂、络合剂、乳化剂。

    产品列举/胶粘剂 编辑

    热塑性
    纤维素酯、烯类聚合物(聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、过氯乙烯、聚异丁烯等)、聚酯、聚醚、聚酰胺、聚丙烯酸酯、a-氰基丙烯酸酯、聚乙烯醇缩醛、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物等类
    热固性
    环氧树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰-甲醛树脂、有机硅树脂、呋喃树脂、不饱和聚酯、丙烯酸树脂、聚酰亚胺、聚苯并咪唑、酚醛-聚乙烯醇缩醛、酚醛-聚酰胺、酚醛-环氧树脂、环氧-聚酰胺等类
    合成橡胶型
    氯丁橡胶、丁苯橡胶、丁基橡胶、丁钠橡胶、异戊橡胶、聚硫橡胶、聚氨酯橡胶、氯磺化聚乙烯弹性体、硅橡胶等类
    橡胶树脂型
    酚醛-丁腈胶、酚醛-氯丁胶、酚醛-聚氨酯胶、环氧-丁腈胶、环氧-聚硫胶等类
    胶粘剂产品
    硬化胶、灌封胶、硅橡胶、聚氯乙烯胶、通用环氧胶、改性环氧胶、绝缘胶、聚酰亚胺胶、改性酚醛胶、丙烯酸酯胶、绝缘胶带、双面胶带、高温胶带、特种胶 带 、模切胶带、其他
    胶粘剂原材料及助剂
    稀释剂 、固化剂 、硫化剂、引发剂、促进剂、增塑剂 、增韧剂 、软化剂、增粘剂 、发泡剂、交联剂 、修补剂 、 加速剂 、抗氧剂 、防霉剂、增强剂 、催化剂、 填充剂、接着剂、干燥剂、清洁剂 、防锈剂、乳化剂 、 阻聚剂、偶联剂、防老剂、消泡剂、增稠剂、氧化剂 、阻燃剂、光敏剂、防腐剂 、润滑剂、乳 液、单 体、助 剂 、溶 剂 、合成橡胶与弹性体、天然聚合物、合成树脂、其他
    胶粘剂制作设备
    点胶机、真空泵、输送泵、冷凝设备、捏合设备、乳化设备、釜类设备、研磨设备、检测设备、装卸设备、实验设备、混合分散设备、贮罐类设备、加热及辅助设备、 其它设备
    胶粘剂包装
    打码机、标签机、液体灌装机械、纸制品包装、封口打包机械、膏体灌装机械、铁听(桶)包装、塑料及复合材料包装、打包及其它耗材

    质控过程/胶粘剂 编辑

    1.进料控制
    质量控制要从原材料,如胶粘剂和催化剂验收开始。购货单上一般需要写明进料所要求的质量性能,这在实际要求的条目里或材料说明中已给出。
    (1)包装箱:首先要检查的就是包装箱的情况,检查的内容应包括以下各项:
    损坏情况————胶膜的包装箱的有形损坏,使密封条裂开,湿气和灰尘等到进入箱内而污染胶膜。包装箱损坏还会使一桶胶液不能在自动测量装置上进行计量。
    泄漏情况————如果箱内装有配套的胶粘剂,那么胶粘剂组分的泄漏,会改变催化剂与树脂的配比,同时也使胶粘剂损耗。
    标志情况————包装箱的民应包括:产品名称;贮存期;制造厂名;推荐贮存条件;生产日期;使用说明书;批号;安全事项。
    (2)胶粘剂:购进的胶粘剂检验应包括二类试验,一是物理性能试验,如流动性、凝胶时间和  挥发速度,这些都是技术人员最关心的保证粘接质量的参数。胶粘剂流动性便是其中一例,在粘接工艺中很重要。胶粘剂的流动性不能太大,否则要引起胶层缺胶;流动性又不能太小,不然就会使胶层过厚,或者是粘接时不能完全充满胶。测定物理性能的方法有:
    ASTM测量物理性能的试验方法 包括D816、D898、D899、D1084、 D1337、 D1448、 D1489、 D1490 、D1579 、D1582 、D1583、 D1584、 D1875、 D1916、 D2183、 D2556、 D2979、 D3121 、D3236.
    (3)胶粘剂力学性能:胶粘剂的力学性能是人们很关心的,因为它决定着成品粘接件的结构强度。胶粘剂的力学性能试验方法包括耐久性、柔韧性和疲劳性的标准试验方法。
    ASTM 力学性能试验方法有ASTM D897、 D903、 D905、 D906、 D950、 D1002 、D1062、 D1144、 D1184、 D1344、 D1781 、D1876、 D2095、 D2182 、D2295、 D2339、 D2557、 D2558、 D2918、 D2919 、D3111、 D3163、 D3164、 D3165、 D3166、 D3167、 D3527、 D3528、 D3568、 D3702 、D3807 、D3808、 D3931 、D4027、 E229。
    (4)胶粘剂其他性能(含蠕变):胶粘剂其他性能试验方法有:ASTM D896、 D904、 D1146、 D1151 、D1174 、D1183、 D1286、 D1304、 D1382、 D1383、 D1581、 D1713 、D1780、 D1828、 D1877、 D1879 、D2294、 D2739、 D3310、 D3632、 D3929。
    2.表面处理控制
    在进料质量确定之后,第二个过程就是被粘物的表面处理。为了使粘接件质量可靠,表面处理心须精心控制。
    如果表面需要化学处理,心须控制适当的程序、浸泡温度、溶液浓度和污染情况。若是采用喷砂处理,应当定期更换砂料。溶剂擦试要有足够干净的布料,还要有清洁用的新鲜溶剂,亦应经常检查擦拭布料或盛溶剂器皿是否已被污染。表面处理的效果可用水膜不破试验进行检验。在表面处理最后一道工序之后,用去离子水涂于表面,以其形成连续水膜的能力检查被粘物表面。如果认为表面处理已能满足要求,在粘接之前就要使表面保持清洁与干燥,应尽快于处理好的表面上涂敷底胶。
    3. 粘接工艺控制
    除了上述被粘物表面处理要控制这外,包括预配合、涂胶、装配、固化在内的粘接工艺也要进行控制。
    (1) 预配合:所有被粘零件都要在涂胶前装配在一起,以考查是否能紧密接触。如果两个或更多的零件在粘接前不进行预配合,可能因粘接面配合不好而很难保证获得良好的粘接接头。如果是高效率重复性生产,装配精度有保证,则预配合过程有时可省去。初成品的配合可用能产生印记的防切削膜片来检查,这可大大减少昂贵或关键部件产生不良装配的危险因素。当预配合已没有问题,就应对预配合中每一被粘零件做好标记,这样在涂胶后各零件就容易配全装配。工艺控制试件,即装配中有标签的剩余零件,应与成套的即预配合的被粘零件放在一起,在预配合检验时受检。这些工艺控制试件必须与成品那样同样要经过每一道工序。固化后对试件进行试验,确定本批胶粘剂及表面处理和其他工艺条件是否满足要求。
    (2) 涂胶:大部分结构胶膜在使用时需要涂底胶,底胶常用空气或无空气方法喷涂。面积较小或无喷涂设备时可用辊涂或刷涂。底涂层一定要晾干,有的还要烘干,目的是除去溶剂。通常底胶的厚度会影响粘接强度,因此应加以控制和检验,一般是通过定期检查涂胶器,测量干燥后的底胶厚度来完成。
    膜状胶粘剂在施工之前要除去纸或塑料保护/隔离膜,再把胶膜铺在粘合面上,小心不要起皱,否则会夹入空气。常见的操作错误是在装配待粘接件时没有除去隔离膜,一些粘接操作者利用专门的检测头来保证撕去隔离膜。在检验记录中,应包括胶粘剂类型、批号、分组号、涂胶时间和日期,以在破坏发生时备查。也要记录适用期的终止时间,对于控制装配和胶粘剂的固化还是有用的。
    (3) 装配:涂胶的零件常用某种工具或夹持装置使其粘接起来。应当检查工具的清洁性和适用性。表面处理的有效时间,胶粘剂的适用期和胶粘剂固化的保持时间在装配时都要核对。
    同时也要检查被粘零件是否按正确的次序与配合进行装配。保持清洁和调节空气的湿度是很重要的,零部件和胶粘剂曝露的场合从涂胶前的准备工作直到初固化都要加以控制。操作场合控制通常包括如下几方面:
    ①、温度保持在18-320C
    ②、相对湿度保持20-65%;
    ③、进入的空气要过滤,以防操作空间被污染;
    ④、使操作空间与周围环境略有正压力差。上述条件可用记录式的温度和湿度指示计检测。
    (4) 固化:任何接头内胶粘剂的固化都是时间-温度-压力的函数。固化时间长短可用人工计时或自动计时装置控制,检测通常是根据温度和/或压力记录仪的固化图,同时记录温度和压力。
    规定的固化温总是指胶层的温度,因为胶粘剂传热不良,必须另加一段时间,使热量传到胶层内。另外,加热夹具也要占用固化周期的大部分时间。
    热源一定要保证固化时的需热量和均匀度,同时必须考虑下列因素:
    ①、升温速率;
    ②、最高温度;
    ③、加热和固化时的温度范围或覆盖面;
    ④、冷却降温特性。
    (5) 标准试件:最好制作标准试件,与被粘零件经历同样的工艺过程。标准试件应当为能代表  主要结构加荷要求的试验方法而设计的。例如,若主要零件在正常情况下承受拉伸剪切,则试件应设计为搭接剪切形式。
    4.最后成品检验
    胶粘剂固化之后,对接头部位进行检查可大体上发现裂纹或缺陷情况,这种检验方法可以是破坏性的或非破坏性的。破坏性试验一般是将生产过程的试件处于模拟式加速的使用条件,测定它是否与已知粘接性能和使用性能良好的试件具有相同的性能。[1]

    应用理论/胶粘剂 编辑

    综述

    聚合物之间,聚合物与非金属或金属之间,金属与金属和金属与非金属之间的胶接等都存在聚合物基 料与不
    胶粘剂胶粘剂
    同材料之间界面胶接问题。胶接是综合性强,影响因素复杂的一类技术,而现有的胶接理论都是从某一方面出发来阐述其原理,所以至今全面唯一的理论是没有的。

    吸附理论

    人们把固体对胶粘剂的吸附看成是胶接主要原因的理论,称为胶接的吸附理论。理论认为:粘接力的主要来源是粘接体系的分子作用力,即范德化引力和氢键力。当胶粘剂与被粘物分子间的距离达到10-5Å时,界面分子之间便产生相互吸引力,使分子间的距离进一步缩短到处于最大稳定状态。
    根据计算,由于范德华力的作用,当两个理想的平面相距为10Å时,它们之间的引力强度可达10-1000MPa;当距离为3-4Å时,可达100-1000MPa。这个数值远远超过现代最好的结构胶粘剂所能达到的强度。因此,有人认为只要当两个物体接触很好时,即胶粘剂对粘接界面充分润湿,计算值是假定两个理想平面紧密接触,并保证界面层上各对分子间的作用同时遭到破坏时,也就不可能有保证各对分子之间的作用力同时发生。
    胶粘剂的极性太高,有时候会严重妨碍湿润过程的进行而降低粘接力。分子间作用力是提供粘接力的因素,但不是唯一因素。在某些特殊情况下,其他因素也能起主导作用。

    化学键形成理论

    化学键理论认为胶粘剂与被粘物分子之间除相互作用力外,有时还有化学键产生,例如硫化橡胶与镀铜金属的胶接界面、偶联剂对胶接的作用、异氰酸酯对金属与橡胶的胶接界面等的研究,均证明有化学键的生成。但化学键的形成并不普通,要形成化学键必须满足一定的量子化`件,所以不可能做到使胶粘剂与被粘物之间的接触点都形成化学键。况且,单位粘附界面上化学键数要比分子间作用的数目少得多,因此粘附强度来自分子间的作用力是不可忽视的。

    弱界层理论

    当液体胶粘剂不能很好浸润被粘体表面时,空气泡留在空隙中而形成弱区。又如,当中含杂质能溶于 熔融态胶粘剂,而不溶于固化后的胶粘剂时,会在固体化后的胶粘形成另一相,在被粘体与胶粘剂整体间产生弱界面层(WBL)。产生WBL除工艺因素外,在聚合物成网或熔体相互作用的成型过程中,胶粘剂与表面吸附等热力学现象中产生界层结构的不均匀性。不均匀性界面层就会有WBL出现。这种WBL的应力松弛和裂纹的发展都会不同,因而极大地影响着材料和制品的整体性能。

    扩散理论

    两种聚合物在具有相容性的前提下,当它们相互紧密接触时,由于分子的布朗运动或链段的摆产生相互扩散现象。这种扩散作用是穿越胶粘剂、被粘物的界面交织进行的。扩散的结果导致界面的消失和过渡区的产生。粘接体系借助扩散理论不能解释聚合物材料与金属、玻璃或其他硬体胶粘,因为聚合物很难向这类材料扩散。

    静电理论

    当胶粘剂和被粘物体系是一种电子的接受体-供给体的组合形式时,电子会从供给体(如金属)转移到接受体(如聚合物),在界面区两侧形成了双电层,从而产生了静电引力。
    在干燥环境中从金属表面快速剥离粘接胶层时,可用仪器或肉眼观察到放电的光、声现象,证实了静电作用的存在。但静电作用仅存在于能够形成双电层的粘接体系,因此不具有普遍性。此外,有些学者指出:双电层中的电荷密度必须达到1021电子/厘米2时,静电吸引力才能对胶接强度产生较明显的影响。而双电层栖移电荷产生密度的最大值只有1019电子/厘米2(有的认为只有1010-1011电子/厘米2)。因此,静电力虽然确实存在于某些特殊的粘接体系,但决不是起主导作用的因素。

    机械作用力理论

    从物理化学观点看,机械作用并不是产生粘接力的因素,而是增加粘接效果的一种方法。胶粘剂渗透 到被粘物表面的缝隙或凹凸之处,固化后在界面区产生了啮合力,这些情况类似钉子与木材的接合或树根植入泥土的作用。机械连接力的本质是摩擦力。在粘合多孔材料、纸张、织物等时,机械连接力是很重要的,但对某些坚实而光滑的表面,这种作用并不显著。

    粘接功能/胶粘剂 编辑

    ①瞬间粘接。瞬间胶粘剂使用时不需要加热、加压,具有固化快、粘接强度大的特点。一个6.45平方厘米的粘接面所承受的拉力足以吊起一辆小汽车。这样的胶粘剂对连续化生产流水线起了很大的推动作用。
    ②结构件的粘接。结构件粘接是指那些能够承受较长时间的负荷和较大应力物体的粘接,比如建筑物、车辆、舰船、飞机、宇宙飞行器等结构件的粘接。增加航速;同时使粘接件表面光滑平整,有利于航行;还具有密封、防腐蚀等性能。
    ③液态密封堵漏。有些胶粘剂在常温下是流动性的液体,涂在各种连接或需要密封的部位,形成有弹性的胶层,能代替通常的垫片,起密封作用。
    ④水下粘接。表现在水坝或桥梁的修建、造船工业和国防工业中,它可以把陆地上的预制件与在水中和水下的部件连接起来,从而大大简化施工工艺,加快施工进度。
    ⑤油面粘接。油面用胶不需要先在表面除油,简化了工艺,并有良好的粘接强度。
    ⑥热熔粘接。热熔胶粘剂是一种固体,它要在加热熔化成流体后才能胶粘,粘合冷却后恢复成固体,形成牢固的粘接件。热熔胶粘剂由热塑性聚合物配以增粘剂等配制而成。
    ⑦耐高温粘接和超低温粘接。一般的胶粘剂能耐100℃以下的温度。无机胶粘剂能耐600℃左右,其中以陶瓷胶粘剂为最佳,可以耐1300℃的高温。耐超低温胶粘剂能在-196℃,甚至更低温度-269℃时保持很高的强度和韧性。
    ⑧压敏粘接。这种产品用于商品标签的粘贴、纸箱的封缄、线束的捆扎和高光洁金属板表面的保护等。
    ⑨医用粘接。医用胶粘剂已成为医疗方面不可缺少的新材料。例如,对入体肾脏的粘合,血管的接合,伤口、食道或胆道的吻合,牙科的粘接和修复,骨骼连接等方面能发挥很好的作用。
    ⑩此外,还有用于电子器件引线的导电粘接,有以银粉为导体的导电胶。用于光学玻璃粘接的高透明度的光学玻璃胶和对光敏感的光敏固化胶和电子束固化胶等。

    影响因素/胶粘剂 编辑

    影响胶粘及其强度的因素
    上述胶接理论考虑的基本点都与粘料的分子结构和被粘物的表面结构以及它们之间相互作用有关。从胶接体系破坏实验表明,胶接破坏时也现四种不同情况:
    1.界面破坏:胶粘剂层全部与粘体表面分开(胶粘界面完整脱离);
    2.内聚力破坏:破坏发生在胶粘剂或被粘体本身,而不在胶粘界面间;
    3.混合破坏:被粘物和胶粘剂层本身都有部分破坏或这两者中只有其一。
    这些破坏说明粘接强度不仅与被粘剂与被粘物之间作用力有关,也与聚合物粘料的分子之间的作用力有关。
    高聚物分子的化学结构,以及聚集态都强烈地影响胶接强度,研究胶粘剂基料的分子结构,对设计、合成和选用胶粘剂都十分重要。

    粘接工艺/胶粘剂 编辑

    由于胶粘剂和被粘物的种类很多,所采用的粘结工艺也不完全一样,概括起来可分为:
    ①胶粘剂的配制;
    ②被粘物的表面处理;
    ③涂胶;
    涂胶机
    涂胶机
    ④晾置,使溶剂等低分子物挥发凝胶;
    ⑤叠合加压;
    ⑥清除残留在制品表面的胶粘剂。

    注意事项/胶粘剂 编辑

    储存期
    a. 每种产品均有储存期,根据国际标准及国内标准,储存期指在常温(24℃)情况下。丙烯酸酯胶类 为20℃。
    b. 对丙烯酸酯类产品,如温度越高储存期越短。
    c. 对水基类产品如温度在零下1℃以下,直接影响产品质量。
    强度
    a. 世界上没有万能胶,不同的被粘物,最好选用专用胶粘剂。
    b. 对被粘物本身的强度低,那么不必选用高强度的产品,否则,将大材小用,增加成本。
    c. 不能只重视初始强度高,更应考虑耐久性好。
    d. 高温固化的胶粘剂性能远远高于室温固化,如要求强度高、耐久性好的,要选用高温固化胶粘剂。
    e. 对a氰基丙烯酸酯胶(502强力胶)除了应急或小面积修补和连续化生产外,对要求粘接强度高的材料,不宜采用.
    其他
    a.白乳胶和脲醛胶不能用于粘金属.
    b.要求透明性的胶粘剂,可选用聚氨酯胶、光学环氧胶,饱和聚酯胶,聚乙烯醇缩醛胶。
    c.胶粘剂不应对被粘物有腐蚀性。如:聚苯乙烯泡沫板,不能用溶剂型氯丁胶粘剂。
    d.脆性较高的胶粘剂不宜粘软质材料。
    4.胶粘剂在使用时注意事项:
    a.对AB组份的胶粘剂,在配比时,请按说明书的要求配比。
    b.对AB组份的胶粘剂,使用前一定要充分搅拌均匀。不能留死角,否则不会固化。
    c.被粘物一定要清洗干净,不能有水份(除水下固化胶)。
    d.为达到粘接强度高,被粘物尽量打磨,
    e.粘接接头设计的好坏,决定粘接强度高低。
    f.胶粘剂使用时,一定要现配现用,切不可留置时间太长,如属快速固化,一般不宜超过2分钟。
    g.如要强度高、固化快,可视其情况加热,涂胶时,不宜太厚,一般以0.5mm为好,越厚粘接效果越差。
    h.粘接物体时,最好施压或用夹具固定。
    i.为使强度更高,粘接后最好留置24小时
    j.单组份溶剂型或水剂型,使用时一定要搅拌均匀。
    k.对溶剂型产品,涂胶后,一定要凉置到不大粘手为宜,再进行粘合。

    环保问题/胶粘剂 编辑

    综述
    科学技术迅速发展,工业现代化和城市人口集中,带来了日益严重的环境污染,尤其是化学物质污染引起的环境和生态危机,已成为影响国民经济和社会发展的重要因素。胶粘剂工业突飞猛进的发展,为社会提供了许多新胶种,同时也给环境带来了新的污染问题。胶粘剂的功能和应用己受到广泛重视,而胶粘剂的环保问题却往往被人所忽视。但在环境意识和健康意识日益提高的今天,对胶粘剂的环保问题的要求将愈加严格,保护环境显得更为重要,生产单位应制造出环保型绿色胶粘剂,使用者则渴望能用上无毒无害的胶粘剂。因此,非常需要了解胶粘剂的环保问题。
    环保问题
    胶粘剂的环保问题主要是对环境的污染和人体健康的危害,这是由于胶粘剂中的有害物质,如挥发性有机化合物、有毒的固化剂、增塑剂、稀释剂以及其他助剂、有害的填料等所造成的。
    1.1 挥发性有机化合物
    挥发性有机化合物(VOC)在胶粘剂中存在的很多,如溶剂型胶粘剂中的有机溶剂;三醛胶 (酚醛、脲醛、三聚氰胺甲醛)中的游离甲醛;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。甲基丙烯酸甲酯、二氧化硫、乙胺等刺激性气味大,可谓污染之毒,恶化了大气环境。
    1.2 有毒的固化剂机增塑剂
    芳香胺类固化剂毒性甚大,有的还会引起膀胱癌,如间苯二胺等。增塑剂磷酸三甲酚酯毒性极大。尤其对肝脏和肾脏有伤害作用,甚至可能致癌。除了接触食品用的胶粘剂,一般胶粘剂中使用DBP和 DOP问题不会很大,但也应当引起注意。
    1.3 有毒害的填料
    胶粘剂使用的填料品种很多,有些也会造成毒害,如石棉粉纤维非常纤细,对环境污染严重,是一种厉害的致癌物质。粉尘随风飞扬,通过呼吸道和毛细孔进人人体,可积累在肺中,导致肺癌、支气管癌、间皮瘤等。石棉引起的疾病潜伏期相当长,甚至可达40年之久,日本称石棉为“静静的定时炸弹”。长期吸入石英粉会引起矽肺。含有毒重金属(铅、铬、镉)的填料或颜料对人体的危害也是很严重的。
    1.4 有毒有害的助剂
    当胶粘剂用的基础树脂(或橡胶)被确定之后,胶粘剂的配制和应用性能在很大程度上取决于所用助剂的调节改性作用,必须注意一些助剂的毒性,防老剂D已被确认有致癌性,BHT致癌嫌疑犹存。MOCA、偶氮二异丁腈(AIBN)、二月桂酸二丁基锡都有较大的毒性。
    污染物与危害
    很多胶粘剂都不同程度地存在着对环境污染的潜在因素,只有清楚地了解其中的污染物类型及危害,才能设法消除与防止。胶粘剂中的有害物质主要是苯、甲苯、甲醛、甲醇、苯乙烯、三氯甲烷、四氯化碳、1,2一二氯乙烷、甲苯二异氰酸酯、间苯二胺、磷酸三甲酚酯、乙二胺、二甲基苯胺、防老剂D、煤焦油、石棉粉、石英粉等。对具体品种胶粘剂中的有害物质简要分析如下。
    2.1环氧树脂胶粘剂
    环氧树脂胶粘剂中的有害物质是芳香胺、乙二胺、二甲基丙胺、顺酐、十二烯基丁二酸酐等固化剂;磷酸三甲酚酯、DBP、DOP等增塑剂; 501、690、丁二烯双环氧、环氧化苯乙烯、乙烯基环己烯双环氧(YJ一132)、煤焦油等稀释剂;石英粉、石棉粉、三氧化二铬、铬酸锌、氧化铍等填料。690稀释剂对皮肤有强烈过敏中毒作用。丁二烯双环氧毒性最大,LD5088mg?kg-1。乙烯基环己烯双环氧对皮肤有刺激性,还能使白鼠产生肉瘤。煤焦油对环境和人体都有较大危害。1998年发现广州一些石英粉厂,工作了两年的工人就得了矽肺病,有的只干半年便觉体力大为下降。据资料报道,矽肺的潜伏期为15年。
    2.2 酚醛树脂胶粘剂
    酚醛树脂胶粘剂中的游离苯酚和甲醛等,会污染环境,危及健康。苯酚蒸气有刺激性,接触皮肤能引起中毒,吸入后会损害肾脏、空气中最高容许浓度为5ppm。窒息性气味,对眼、鼻有强烈的刺激作用。使人流泪、过敏。吸人甲醛蒸气会引起恶心、鼻炎、支气管炎和结膜炎,接触皮肤会引起过敏或皮炎。美国环保局于1987年宣布甲醛可能对人体有致癌作用[6,7]。空气中最高容许浓度为 5mg?m-3。
    2.4 聚氨酯胶粘剂
    聚氨酯胶粘剂中的有害物质为异氰酸酯、 MOCA、二月桂酸二丁基锡。多异氰酸酯胶粘剂中的溶剂氯苯毒性很大。游离的甲苯二异氰酸酯 (TDI)对皮肤、眼睛、粘膜有强烈的刺激性,空气中最高空许浓度为0.14mg?m-3。关于MOCA的致癌性尚有争议。
    2.5 α-氰基丙烯酸酯胶粘剂
    α-氰基丙烯酸酯胶粘剂的阻聚剂:二氧化硫 (S02)。具有刺激性臭味,会造成大气污染。对眼睛和呼吸道有强烈的刺激作用,大量吸入可引起肺水肿、喉水肿、声带痉挛而窒息。
    2.6厌氧胶粘剂
    厌氧胶粘剂所用的固化促进剂N,N—二甲基苯胺和二甲基对甲基苯胺都有一定的致癌性。
    2.7 改性丙烯酸酯快固结构胶粘剂
    改性丙烯酸酯快固结构胶粘剂又称SGA胶,普遍使用甲基丙烯酸甲酯(MMA)为活性单体,虽然毒性甚微,但臭味很大,难以忍受,污染环境,氧化还原体系中的还原剂如N,N—二甲基苯胺、N,N—二乙基苯胺,N,N-—二甲基对甲苯胺、N,N-—二异丙基对甲苯胺等芳香胺类物质,能引发膀胱癌。
    2.8 不饱和聚酯胶粘剂
    不饱和聚酯胶粘剂常用的交联单体苯乙烯具有刺激性臭味,过去一直认为其毒性比苯小。1996年,世界卫生组织(WHO)的国际癌症研究小组对苯乙烯进行深入的研究后得出结论,苯乙烯的确有致癌作用[2]。呼吸苯乙烯气体会使人产生淋巴瘤,造血系统瘤和非瘤疾病,尤其是中枢神经系统的疾病,后者具有潜伏性。随着呼吸苯乙烯气体时间的持续和剂量的积累,致使危险性更大。苯乙烯挥发,造成了对环境的污染和健康的危害。不饱聚酯胶粘剂的促进剂,N,N—二甲基苯胺和N,N--二乙基苯胺除本身有致癌性,加热时还会分解出苯胺气体,接触苯胺的人患膀胱癌是一般人的30倍。
    2.9 氯丁橡胶胶粘剂
    氯丁胶粘剂主要是溶剂型胶粘剂,包括普通氯丁胶粘剂和接枝氯丁胶粘剂,其中苯、甲苯、混合苯、二氯乙烷、三氯甲烷、三氯乙烯、四氯化碳、正己烷、溶剂汽油、接枝单体MMA、防老剂D等都对环境有污染,对人体有毒害。苯的蒸气具有芳香味,却对人有强烈的毒性,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?m-3。甲苯具有较大毒性,对皮肤和粘膜刺激性大,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,能从尿中排出,故对血液并无毒害。空气中最高容许浓度100mg?m-3。
    1,2一二氯乙烷高毒,对皮肤和粘膜有刺激性,可致人以昏迷,美国环保局将其列为致癌物质,空气中最高容许浓度25mg?m-3。三氯甲烷具有麻醉性,被认为是致癌物质,在日光、氧气和湿气中,特别是与铁接触时则反应生成剧毒的光气。空气中最高容许浓度240mg? m-3。四氯化碳溶解氯丁橡胶的溶液粘度很大,容易挥发,且不燃烧,但毒性极大,有强烈的刺激性和麻醉性,空气中最高容许浓度25rng?m-3。氯化溶剂除了对健康的危害,还是破坏大气臭氧层的物质。正己烷过去曾有人误认为是无毒溶剂,其实也有一定的毒性,吸入蒸气可刺激上呼吸道粘膜,吸人高浓度可麻醉神经,引起中毒,严重时会造成麻痹,甚至瘫痪,大约0.5—1年。1997年在广东己出现严重中毒瘫痪事件。溶剂汽油对人体中枢神经具有麻醉作用,轻者出现头晕、头痛、乏力、肢体震颤,神经不宁等麻醉症状;重者则很快出现昏迷、抽搐、痉挛、脉弱、血压降低、体温变化等症状,以到因呼吸麻醉而死亡。空气中最高容许浓度0.02% (V01)。
    2.10 4115建筑胶
    4115建筑胶是由醋酸乙烯在甲醇中聚合而得的聚醋酸乙烯和滑石粉、轻质碳酸钙、石棉粉等配制而成。甲醇在人体内有明显的蓄积作用,并缓慢地氧化成甲醛及甲酸,破坏细胞内氧化作用,严重中毒者还可发生脑水肿。早醇对中枢神经系统有较严重的中毒作用,损害视神经和视网膜,先有视觉模糊,然后致盲。正常人一次饮用4— 10g纯甲醇可引起严重中毒,饮用7—8g可导致失明,饮用30—100g就会死亡。
    2.11 107胶
    107胶是由聚乙烯醇水溶液与甲醛溶液在盐酸催化下进行缩合反应后中和而制得的水溶性胶粘剂,其中含有游离甲醛,基本上都超标,对环境严重污染,对健康十分
    有害。
    2.12 溶剂型压敏胶
    橡胶型或丙烯酸酯溶剂压敏胶都使用大量的甲苯和其他易挥发性有机溶剂,溶剂挥发,气味四溢,既污染了周围环境,更损害了人体健康。
    2.13 溶剂型纸塑复合胶
    所用的复膜胶粘剂,多数为有机溶剂型,以甲苯、醋酸乙酯、溶剂汽油等为混合溶剂,约占总胶量的60%以上,这些有机溶剂挥发到大气中,严重地污染环境和危害健康。
    2.14 PVC塑溶胶
    PVC塑溶胶是由PVC糊树脂经邻苯二甲酸酯类塑化而制得。糊树脂中残留有氯乙烯单体致癌物质,邻苯二甲酸酯类增塑剂对人有低毒性,对小鼠有致畸胎性。

    怎样制作/胶粘剂 编辑

    随着石化工业的迅速发展,聚苯乙烯泡沫塑料(FPS)被大规模地生产及应用,从而造成了废FPS污染环境的问题。人们对废FPS进行回收利用的研究有了很大的进展,其中有:用其制建筑用密封胶、涂饰剂、生产隔音保温砖等。我们以废FPS为主要原料制备出一种建材用胶粘剂,其性能较好。
    (1)原料及试剂 废FPS、甲苯、乙酸乙酯、邻苯二甲酸二丁酯、顺丁烯二酸酐、丙烯酸、正丁醇、OP乳化剂。
    (2)仪器
    电磁搅拌器、NDJ-7型旋转式粘度剂、WXJ-1型强度测定仪、501超级恒温槽、破碎机。
    (3)制备方法
    将一定量的废FPS破碎至粒度为0.5~1cm,置于250毫升烧杯中,加入一定量的水,再加入适量的清洗剂,搅拌清洗,然后用水反复漂洗干净,在烘箱中烤干,备用。
    取100毫升乙酸乙酯、50毫升甲苯于250毫升的三颈烧瓶中,加入102克烘干后的废FPS,同时开动搅拌器,使废FPS全部溶解,此时溶液呈无色透明状。称取2.5克顺丁烯二酸酐,溶于50毫升水中配成溶液,将其缓慢加入到三颈烧瓶中,待温度升至78度后加速搅拌,再逐滴加入4毫升丙烯酸,70分钟后加入7毫升OP乳化剂,加热搅拌20分钟,加入10毫升正丁醇,继续搅拌30分钟,冷至室温即得胶粘剂。
    胶粘剂的性能指标如下:
    外观 淡黄色粘稠状液体
    固含量 23%
    粘度过难关 >10000cP
    pH 5.0~6.0
    干燥时间 30分钟
    耐水试验 8天无变化
    耐10%HCl试验 8天无变化
    耐10%NaOH试验 8天无明显变化
    粘合强度 最大为18N/cm2
    回收废FPS制建材用胶粘剂,不仅可解决环境污染问题,又可产生很好的经济效益。

    选择方法/胶粘剂 编辑

    选择原则
    (1)考虑胶接材料的种类性质大小和硬度;
    (2)考虑胶接材料的形状结构和工艺条件;
    (3)、考虑胶接部位承受的负荷和形式(拉力、剪切力、剥离力等);
    (4)考虑材料的特殊要求如导电导热耐高温和耐低温。
    胶接材料性质
    (1)金属:金属表面的氧化膜经表面处理后,容易胶接;由于胶粘剂粘接金属的两相线膨胀系数相差太大,胶层容易产生内应力;另外金属胶接部位因水作用易产生电化学腐蚀。
    (2)橡胶:橡胶的极性越大,胶接效果越好。其中丁腈氯丁橡胶极性大,胶接强度大;天然橡胶、硅橡胶和异丁橡胶极性小,粘接力较弱。另外橡胶表面往往有脱模剂或其它游离出的助剂,妨碍胶接效果。
    (3)木材:属多孔材料,易吸潮,引起尺寸变化,可能因此产生应力集中。另外,抛光的材料比表面粗糙的木材胶接性能好。
    (4)塑料:极性大的塑料其胶接性能好。
    (5)玻璃:玻璃表面从微观角度是由无数部均匀的凹凸不平的部分组成.使用湿润性好的胶粘剂,防止在凹凸处可能存在气泡影响.另外,玻璃是以si-o-为主体结构,其表面层易吸附水.因玻璃极性强,极性胶粘剂易与表面发生氢键结合,形成牢固粘接.玻璃易脆裂而且又透明,选择胶粘剂时需考虑到这些.
    特点和选择
    (1). 连接各种弹性模量和厚度不同的材料尤其是薄材料
    (2). 胶接表面光滑,气动性良好;
    (3). 密封性能好,腐蚀性能好;
    (4). 延长胶接件的使用寿命和减轻胶接件重量;
    (5). 劳动强度低,成本少,生产效率高;
    (6). 非导电胶耐热抗震绝缘,其中:
    a、 改性环氧树脂柔韧性的大小顺序为:环氧-聚硫>;环氧-聚酰胺>;环氧-胺固化剂;
    b、 改性酚醛柔韧性的大小顺序为:酚醛-聚酰胺>;酚醛-聚醋酸乙烯酯>;酚醛-环氧;
    质量要点
    为了确保胶粘质量,必须做到如下几点:
    (1)选择恰其所用的胶粘剂。
    (2)兼顾胶粘剂强度高和耐久性好的两个方面。
    (3)不要使用超过贮存期和适用期的胶粘剂。
    (4)单组份胶如果分层、沉淀、使用前应搅拌均匀。
    (5)多组份胶应按规定比例调配混合均匀。
    (6)不要采用简单的对接。
    (7)尽量采用搭接、斜接、套接、混合连接。
    (8)搭接长度不要太长。
    (9)胶粘层压材料勿用搭接,而且斜接
    (10)加螺加铆,卷边包角、防止剥离。

    发展史/胶粘剂 编辑

    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。
    胶粘剂的种类
    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。
    胶粘剂的特点
    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,用B4C改性的酚醛树脂胶就能耐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DJK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。DJK公司指出,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,DJK称此粘合剂的强度、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。Sharak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,Kauffman等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。
    胶粘剂的应用
    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。Cohesion技术有限公司宣布,他们开发出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。

    制备方法/胶粘剂 编辑

    胶粘剂的形态很多、如单组分胶粘剂(含溶剂和不含溶剂)、多组分糊状胶、胶粉、膜和胶棒等,使用时应根据不同形态进行准备。
    1、单组分胶粘剂可单独使用,如含有溶剂时,在使用前搅拌均匀,粘度要适宜,以满足工艺上的要求。
    2、多组分胶粘剂,如属市售者应按使用说明书规定配比称量并充分地均匀混合。这类胶粘剂一般适用期都较短,应在使用前临时配制,每次配胶量不宜过多。
    3、自己设计或按配方配制的胶粘剂,对各组分要准确称量,同时还要注意调配顺序,一般应按粘料、稀释剂、增韧剂、填料、固化剂、促进剂次序。加入填料时对填料应事先进行除油和干燥。
    4、固化胶粘剂已经含有全部组分,使用前需检查型号是否符合要求,胶膜在使用前还需根据粘接的要求剪成一定是形状,表面上有污物者事先应予清除。
    5、在配制胶粘剂或使用成品胶前,应对该胶粘剂进行检查,看质量是否合乎技术条件要求,有些胶还应注意保存期限,避免由于使用原料不当而造成粘接技术的失败。为了得到最好的接头,正确地涂覆胶粘剂是很重要的。不正确的胶粘剂涂覆方法将导致粘接装配件部分或完全地失效。粘接接头的表面经处理后,应立即涂胶。有时要涂上底胶来保护清洗过的表面,为了获得较好粘接件,有时需要使用胶粘剂渗透得深一些,涂覆胶粘剂前,在表面上涂上一层底胶可达此目的。 不需粘接的零件或表面,应在粘接前盖以油纸、聚酰胺箔,或涂上石蜡及其他分离剂。
    制备方法有下列几种类型:
    (1)活性氢化物与环氧氯丙烷反应;(2)以过氧化氢或过酸(例过醋酸)将双键进行液相氧化;(3)双键化合物的空气氧化。

    检测方法及使用仪器/胶粘剂 编辑


    胶粘剂检测分物理检测及化学性能检测,物理检测包括粘接力/剪切力,涂基材后的剥离力/持粘力,初粘力等,化学检测包括对温度、温度的改变时表现出的性能。欧标仪器从事剥离机、持粘力等胶粘剂/带测试仪器的研发与生产,剥离力可自由设定剥离区间等功能,完全符合标准测试要求。胶粘带测试试验机

    发展趋势/胶粘剂 编辑


    由于胶粘剂具有可以实现同种或异种材料的连接、接头部位无应力集中、粘接强度高、易于实现化合自动化操作等优点,广泛应用于国民经济中的各个领域,已成为国民经济发展不可或缺的化工产品。国民经济的高速发展也为胶粘剂行业的发展提供了广阔的空间,我国现已成为胶粘剂和胶粘带的生产大国和消费大国。
    据《中国胶粘剂行业产销需求与投资预测分析报告前瞻》显示,胶粘剂在我国真正开始有规模化的生产,是从1958年开始的。进入80年代,胶粘剂发展出现了高潮。世界发达国家的合成胶粘剂工业目前已进入了高度发达阶段,90年代平均增长率为3%左右,而我国平均增长为19.5%。2008年后胶粘剂已成为我国化工领域中发展最快的重点行业之一。
    2007-2011年,胶粘剂行业销售收入和利润总额的复合增长率分别达到24.52%和38.56%。2011年,我国胶粘剂行业实现销售收入927.53亿元,同比增长33.25%;利润总额达到61.12亿元,同比增长59.40%。预计2012年胶粘剂行业销售收入将突破1000亿元。
    前瞻网胶粘剂行业研究小组分析认为,我国胶粘剂行业除了产销规模持续快速增长外,胶粘剂的技术水平也不断提高,开发出来大量达到国内外先进水平的产品,并呈现出产品向着改性型、反应型、多功能型、纳米型等方向发展,应用领域向着新能源、节能环保等新兴产业聚焦的发展趋势。
    1)发展无溶剂性胶粘剂。现行的许多胶粘剂都含有大量挥发性很强的溶剂,这些溶剂不仅危害人的身心健康,而且会破坏大气层中的臭氧层。引起了公众和政府的高度重视,这样自然给胶粘剂工业带来了一种新的发展趋势,即向无溶剂的胶粘剂发展。
    2)发展纳米胶粘剂。纳米胶粘剂是材料领域的重要组成部分,发展纳米胶粘剂,有可能在席卷全球的“纳米经济”急战中,抢夺一个技术制高点。纳米胶粘剂将成为一颗耀眼的新的科技明星。
    3)发展多功能胶粘剂。当一种胶粘剂同时具有多种功能的时候,它的应用价值往往陡增,所以多功能胶粘剂是胶粘剂工业的发展趋势之一。
    4)发展军事、国防用胶粘剂。发展军事、国防用胶粘剂是未来战争和防恐、反恐的需要,因此它必定有着长足发展。

    新技术/胶粘剂 编辑


    1、纳米技术:纳米技术是21世纪颇具发展前途的新技术,将一些纳米材料加入到胶粘剂中,使粘接强度、韧性、耐热性、耐老化性和密封效果都大幅提高。
    2、共混与复合技术:不同材料按适当比例混合,可有效地将各基料的优良性能综合起来,从而得到比单一基料性能更好的胶粘剂和密封剂。这种共混方法具有协同效应,起到相得益彰的作用。
    3、生物工程技术:利用生物技术制造胶粘剂势在必然,可以产出类似贻贝液的胶粘剂,用于高耐水环境和海洋工程。
    4、可降解技术:研究开发科生物降解的胶粘剂,减少某些胶粘剂对生态环境的危害,可降解胶粘剂将会迅速发展。
    5、清洁生产技术:胶粘剂和粘接技术也要适应环保要求,走可持续发展道路,不用有毒有害原材料,从源头控制,实现“零”排放,生产环境友好的胶粘剂,应当采用清洁生产技术生产出清洁产品,更要采用清洁粘接工疑惑的清洁效果。
    6、辐射固化技术:辐射技术是20世纪70年代以来开发的一种全新绿色技术,是指经过紫外光、电子束的照射,使液相体系瞬间聚合、交联固化的过程。具有及快速、高质量、低能耗、无污染、适合连续化生产等独特优点,被誉为面向21世纪的绿色工业技术。

    技术发展/胶粘剂 编辑


    胶粘技术除了具有简便、快捷、高效、价廉等特点外,还可以粘接一些其它连接方式无法连接的材料或结构,如实现金属与非金属的粘接,克服铸铁、铝焊接时易裂和铝不能与铸铁、钢焊接等问题。并能在有些场合有效地代替焊接、铆接、螺纹连接和其它机械连接。胶粘剂的应用已渗入到国民经济中的各个部门,成为工业生产中不可缺少的技术,在高技术领域中的应用也十分广泛,如据报导:国外在生产一辆汽车中要使用5~10kg胶粘剂;一架波音飞机的粘接面积达到2400m2;一架宇航飞机需要粘接30000块陶瓷片。
    胶粘剂的分类和胶粘技术的发展
    本世纪初,由于各类合成树脂和合成橡胶的研制成功,特别是一些具有代表性的聚合物如酚醛树脂、脲醛树脂、不饱和树脂、环氧树脂、氯丁橡胶等的投产和商品化,促使了近代胶粘剂和胶粘技术的迅速发展。八十年代以来,胶粘剂与胶接技术进展显著,新的性能优异的胶粘剂不断出现,且由于独特的胶粘技术,使其具有非凡的多功能,能够实现多重目的。因此,得到了更为广泛的应用。胶粘剂的分类方法很多,尚不统一,常用的有:
    1)按化学成分分类:这是一种比较科学的分类方法,它将胶粘剂分为有机胶粘剂和无机胶粘剂。有机胶粘剂又分为合成胶粘剂和天然胶粘剂。合成胶粘剂有树脂型、橡胶型、复合型等;天然胶粘剂有动物、植物、矿物、天然橡胶等胶粘剂。无机胶粘剂按化学组份有磷酸盐、硅酸盐、硫酸盐、硼酸盐等多种。
    2)按形态分类:可分为液体胶粘剂和固体胶粘剂。有溶液型、乳液型、糊状、胶膜、胶带、粉末、胶粒、胶棒等。
    3)按用途分类:这可分为结构胶粘剂、非结构胶粘剂和特种胶粘剂(如耐高温、超低温、导电、导热、导磁、密封、水中胶粘等)三大类。
    4)按应用方法分类:有室温固化型、热固型、热熔型、压敏型、再湿型等胶接剂。为适应工农业生产和社会生活对胶接技术的需要,各国在开发胶粘剂品种方面都化了很大的功夫,发展迅速,出现了一些快固化、单组份、高强度、耐高温、无溶剂、低粘度、不污染、省能源、多功用等各具特点的胶粘剂。在合成胶粘剂方面,利用分子设计开发高性能胶粘剂;采用接技、共聚、掺混、互穿网络聚合物(IPM)等技术改善胶粘剂的性能。对于胶粘机理的研究有了新的进展;施胶设备和工具也有了新的发展。如胶粘与机械相结合的连接方式、胶粘与电刷镀等技术结合,形成了新的复合修复技术等。八十年代以来,我国的胶粘剂和胶粘技术发展也很快,品种增多,产量增大,质量也有很大提高,不少胶粘剂的质量和性能,达到甚至超过了世界同类先进产品。这里以天工“超金属”修补剂为例,从一个侧面反映我国胶粘剂和粘接技术的发展。天工“超金属”修补剂是由高分子聚合物与金属粉、陶瓷粉、纤维及固化剂组成的双组份复合材料,也称之为“高分子合金”。它具有优异的物理机械性能、耐磨性、耐腐蚀性,其综合指标已可与国外同类产品相媲美;品种有通用型、耐磨型、减摩型、耐腐蚀型、快速固化型、湿面修补型、高强度型、导电型等九个系列26种修补剂,可适应不同条件和要求的粘接和修补。

    应用概况/胶粘剂 编辑


    天工“超金属”修补剂的应用和效果
    1)在设备维修中的应用当设备零件发生磨损、破裂、腐蚀、划伤、断裂以及油箱、水箱、管道等漏油、漏水、漏气时,一般均可用粘接技术进行修复。
    如用TG103钢质修补剂修复北京首钢从德国进口的1000t快锻机,用TG301减摩修补剂为天津航道局修复了从日本进口的215挖泥船液压缸,用TG801高强度结构胶修复坦克变速箱轴承孔,用TG406、TG416耐腐蚀修补剂修复化工设备的反应釜等均取得了成功,获得了用户的好评。在武汉市,我们对从德国进口的二手设备1800t水压机的核心部件:严重磨损(单边磨损平均达1.5~2mm)的主柱塞(直径Φ879mm、长3130mm)、导套(直径Φ875mm、长500mm)、压套(直径Φ876.5mm、长210mm)进行粘涂修复,修复成本仅为新品的1/20~1/25,且修复时间只用了几天,为早日投产争取了时间。对于储油、储气罐、化工设备的密封堵漏;对于铝合金、铸铁箱体、塑料、玻璃钢零件的破裂。使用传统的焊接、铆接、刷镀、热喷涂等办法难以解决的,我们用天工“超金属”修补剂修复,均取得了满意的效果。如对装甲车辆发动机下曲轴箱体、铝合金变速箱开裂及油管、油箱、水管、散热器等的渗漏进行修复;为中央电视塔附近供暖设备的严重泄漏,为某厂4GC型锅炉上的水泵管路穿孔泄漏,用TG518、TG528快速修补剂粘补堵漏,均取得了成功。
    2)修复有缺陷的新零件和给新零件预涂保护层铸铁、铸铝、铸铜零件,常会有铸造缺陷,如气孔、沙眼等,至使废品率达10~30%,甚至达50%。为挽救有铸造缺陷的零件,可用TG101、YG111铁质修补剂、TG103钢质修补剂对铸铁、铸钢件的大缺陷进行修补,对细小气孔、砂眼则可用TG102铁质修补剂进行填补;对铝铸件的缺陷,一般可用TG104铝质修补剂进行修补;对铜铸件,则用TG105铜质修补剂进行修补。许多工厂应用这一粘补修复技术,使许多铸件废品起死回生,有很好的经济效益。还用TG406、TG416耐腐蚀修补剂对气垫船易腐蚀零部件预粘涂一层保护层,对零部件起到了保护作用,延长了使用寿命。
    3)解决常规机械加工中难以实现的要求如石墨乳泵中的搅动磁环,精度很高,是由许多N、S极相互交错的磁钢组合成的环形零件。由于磁钢组合后无法充磁,因此,必须对每一块磁钢单独充磁,且充磁组合后不能过多加工,否则磁性将大大降低。磁钢的硬度高,加工困难,依靠常规的机械加工无法解决,使用机械加工和粘接技术相结合,很好的解决了这一问题,顺利地加工出了达到技术要求的搅动磁环。
    4)扩大修复范围胶粘与其它技术配合使用,取长补短,能更加充分发挥各种技术的特点,扩大修理范围。如:大型油缸缸套或活塞上的深度拉伤,可先用TG205耐磨修补剂填补,再用TG918导电修补剂粘涂,最后用电刷镀在导电修补剂上刷镀金属层。这是粘涂技术与电刷镀技术的配合使用,可快速填补划伤,又能显露金属本色。胶粘技术与机械加固、点焊加固、玻璃纤维布增强等措施相配合,可用于带温、带压的堵漏密封。如北京房山水泥厂大型风机机轴和轴承配合处严重咬伤,现场拆下轴承修复,仅用一天时间,减少了停机时间,为该厂挽回巨大的经济损失。又如北京自来水修造厂的臭氧发生器罗茨鼓风机中的旋转器,单边磨损达1mm,严重影响风机压力,采用TG205耐磨修补机直接涂敷固化,再经机械加工,仅花数百元,用2天时间,3根旋转器就全部修复,取得了显著的经济效益。从上述使用天工“超金属”修补剂粘接修复实例可以证明,粘接技术在工业设备的维修和新产品缺陷的修复等应用中有省时、省力,节能、节材、节约资金等特点,具有十分强大的发展潜力,必将在我国国民经济各部门建设中发挥越来越大的作用。

    相关文献

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    参考资料
    [1]^引用日期:2014-07-31

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