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文檔簡介
第四章膠黏劑
黏合劑膠黏劑定義:凡能將同種或不同種材料緊密粘合在一起的物質(zhì)。膠黏劑是一類古老而又年輕的材料。早在數(shù)千年前,人類的祖先就已經(jīng)開始使用膠黏劑。許多出土文物表明,5000年前我們祖先就會用粘土、淀粉和香松等天然產(chǎn)物做膠黏劑;4000千多年前就會用生漆做膠黏劑和涂料制造器具;3000年前的周朝已用動物膠作木船的填縫密封膠。兩千年前的秦朝用糯米漿與石灰作砂漿粘合長城的基石,使萬里長城成為中華民族偉大文明的象征之一。
秦俑博物館中出土的大型彩繪銅車馬的制造中,用了磷酸鹽無機(jī)膠黏劑。公元前2000年東漢時期用糯米漿糊制成棺木密封膠,配以防腐劑,使馬王堆古尸出土?xí)r肌肉及關(guān)節(jié)仍有彈性,足見中國膠接技術(shù)之高超。
馬王堆漢墓湖南長沙1972~1973
公元前200年東漢時期用糯米漿糊制成棺木密封膠,配以防腐劑,使馬王堆古尸出土?xí)r肌肉及關(guān)節(jié)仍有彈性,足見中國膠接技術(shù)之高超。
到上世紀(jì)初,合成酚醛樹脂的發(fā)明,開創(chuàng)了膠黏劑的現(xiàn)代發(fā)展史。目前,與三大合成高分子材料的產(chǎn)量比較,膠黏劑只占第五位,但年增長速度則居第一位。目前,膠黏劑的應(yīng)用已滲入到國民經(jīng)濟(jì)中的各個部門,成為工業(yè)生產(chǎn)中不可缺少的技術(shù),在高技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用也十分廣泛。如據(jù)報導(dǎo):國外在生產(chǎn)一輛汽車中要使用5~10kg膠黏劑;一架波音飛機(jī)的粘接面積達(dá)到2400m2
;一架宇航飛機(jī)需要粘接30000塊陶瓷片。汽車結(jié)構(gòu)件粘接:發(fā)動機(jī)中罩與前后加強(qiáng)梁,通常用改性環(huán)氧樹脂膠黏劑。粘接使用的部件由原來機(jī)內(nèi)裝飾、非結(jié)構(gòu)件、發(fā)展到結(jié)構(gòu)件、受力件,甚至整個機(jī)體。
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,目前不同行業(yè)對膠黏劑及粘接技術(shù)的要求越來越高。1997年世界膠黏劑總需求量為1700萬t,2010年達(dá)2500萬t。我國目前已有1200多家企業(yè),品種牌號3000多個,膠黏劑生產(chǎn)能力300萬t。其中產(chǎn)量最大的仍然是三醛膠(酚醛、脲醛和三聚氰胺甲醛)和乳液型膠,二者分別占總產(chǎn)量的45.2%和29.2%。
從市場應(yīng)用看,建筑業(yè)用量最大,約占總膠量51.8%,其次是紙包裝業(yè),約占總膠量的12.6%,第三是制鞋業(yè),約占9.0%。木材膠黏劑用量日益擴(kuò)大增多,全世界木材膠黏劑產(chǎn)量占膠黏劑總產(chǎn)量的3/4,如美國約60%的合成膠黏劑用于木材加工業(yè),俄羅斯為79%,日本為75%,在我國60%~70%的膠黏劑也用于木材加工業(yè)。
2010年我國合成膠黏劑的需求量達(dá)到480萬-500萬噸。2004年中國大陸膠黏劑產(chǎn)量總計379萬噸。隨著我國汽車、電子電器等行業(yè)的飛快發(fā)展,納米材料等新材料、新技術(shù)在膠黏劑工業(yè)中得到應(yīng)用,今后膠黏劑的性能將更加優(yōu)異,應(yīng)用范圍將不斷擴(kuò)大。4.1.1膠粘劑的分類:1、按化學(xué)成分分類:
1)無機(jī)膠粘劑
2)有機(jī)膠粘劑
3)天然膠粘劑
4)合成膠粘劑天然粘合劑來源豐富,價格低廉,毒性低,但耐水、耐潮和耐微生物作用較差。在家具、書籍、包裝、木材綜合加工和工藝品制造中有廣泛的應(yīng)用,在粘合劑中大約占30%一40的用量。合成粘合劑一般有良好的電絕緣性、隔熱性、抗震性、耐腐蝕性、耐微生物作用和較好的粘合強(qiáng)度,而且能針對不同用途要求來配制不同的粘合劑。合成粘合劑品種多,是粘合劑的主力,約占60%一70%的用量。2.按用途分類1)結(jié)構(gòu)膠粘劑是用于受力結(jié)構(gòu)件膠接,并能長期承受較大動、靜負(fù)荷的膠粘劑。2)非結(jié)構(gòu)膠粘劑是適用于非受力結(jié)構(gòu)件膠接。3)特種膠粘劑是供某些特殊場合應(yīng)用的膠粘劑,專門用于木材、金屬、塑料、纖維、橡膠、建筑、玻璃、汽車車輛、電氣和電子工業(yè)、生物體和醫(yī)療等部門的特種粘合劑。此外,近年來,又出現(xiàn)了無污染膠粘劑等膠粘劑新品種。3、按物理形態(tài)分類:
水溶液型、溶液型、乳液(膠乳)型、無溶劑型、固態(tài)型、膏狀或糊狀。4、按性能分類5、按固化方式分類4.1.2膠黏劑組成膠黏劑通常是由基料和輔助材料配合而成。一、基料又稱粘料,是膠黏劑的主要成分。有樹脂型聚合物、橡膠型及無機(jī)物三大類。其中常用的合成樹脂有環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、聚酯樹脂、聚氨酯、硅樹脂等;合成橡膠有氯丁橡膠、丁腈橡膠和聚硫橡膠等;常用的無機(jī)化合物有硅酸鹽類和磷酸鹽類。選用基料的基本要求:首先基料要能潤濕被粘材料和在施工過程中有一定的流動性。因此,膠粘劑基料應(yīng)是具有流動性的液態(tài)物質(zhì)或者能在溶劑、分散劑、熱、壓力參與作用下具有一定流動性的物質(zhì),目前用作膠粘劑的酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、丙烯酸樹脂、天然橡膠、氯丁橡膠以及淀粉、蟲膠、酪朊等都屬于這類物質(zhì)。對于某些本身是固態(tài),在熱及壓力下不流動或流動性很差,又不溶于普通溶劑的高分子如氟樹脂、滌綸、尼龍等是難以用來配制膠粘劑的。某一種高分子材料能否用于配制膠粘劑,可以從它能否溶于烷烴、芳烴、鹵烴、醇、酮、酯及水等溶劑來判斷,能溶的則一般可用于配制膠粘劑,不溶的則一般不適于配制膠粘劑。此外,基料極性、結(jié)晶性、分子量等也對膠接性能有影響。二、輔助材料它主要包括固化劑、促進(jìn)劑、填料、增韌劑、稀釋劑、偶聯(lián)劑、穩(wěn)定劑,防老劑、增粘劑、增稠劑等。
1、增塑劑增塑劑也稱增韌劑,它主要是可以改善膠粘劑的韌性,提高膠結(jié)接頭的抗剝離、抗沖擊能力以及耐寒性等。常用的增塑劑主要有鄰苯二甲酸丁酯和鄰苯二甲酸二辛酯等。2、溶劑如果黏合劑的粘度過高,流動性太小,不利于涂布施工,也不利于潤濕鋪展和填充表面的凹凸不平,這時可加入溶劑來調(diào)節(jié)其工藝性能。溶劑主要對膠粘劑起稀釋分散、降低粘度的作用,使其便于施工,并能增加膠粘劑與被膠粘材料的浸潤能力,以及延長膠粘劑的使用壽命。溶劑分為兩大類:一類為非活性稀釋劑,俗稱為溶劑,不參與膠粘劑的固化反應(yīng);另一類為活性稀釋劑,參與固化反應(yīng)。常用的有機(jī)溶劑有丙酮、甲乙酮、乙酸乙酯、苯、甲苯、酒精等。3、固化劑固化劑又稱為硬化劑、交聯(lián)劑或硫化劑。一種可使單體或低聚物變?yōu)榫€型高聚物或體型高聚物的物質(zhì)。提高基料粘合強(qiáng)度與內(nèi)聚強(qiáng)度、化學(xué)穩(wěn)定性、耐水及耐介質(zhì)性、耐熱性和抗蠕變性等。固化分為物理固化和化學(xué)固化。物理固化主要由于溶劑的揮發(fā),乳液凝聚,熔融體的凝固等。化學(xué)固化實質(zhì)是低分子化合物與固化劑起化學(xué)反應(yīng)變?yōu)榇蠓肿?,或線型分子與固化劑反應(yīng)變成網(wǎng)狀大分子。固化劑不能通用,不同的樹脂要針對其分子鏈上的反應(yīng)基團(tuán)而選用合適的固化劑。
4、填料:是不參與反應(yīng)的惰性物質(zhì),可提高膠接強(qiáng)度、耐熱性、尺寸穩(wěn)定性并可降低成本。其品種很多,如石棉粉、鋁粉、云母、石英粉、碳酸鈣、鈦白粉、滑石粉等。各有不同效果,根據(jù)要求選用。
5、偶聯(lián)劑:具有能分別和被粘物及粘合劑反應(yīng)成鍵的兩種基團(tuán)(極性和非極性基團(tuán)),提高膠接強(qiáng)度。多為硅烷或鈦酸酯兩種類型。6、引發(fā)劑:是在一定條件下能分解產(chǎn)生自由基的物質(zhì)。常用過氧化物作引發(fā)劑。用得較多的是過硫酸鉀、過硫酸銨,也有用過氧化氫的。用量為單體重量的0.1~1%。過硫酸鉀和過硫酸銨的引發(fā)性能非常相似,但由于室溫下過硫酸鉀在水的溶解度為2%,而過硫酸銨在水中的溶解度可達(dá)20%以上,所以工業(yè)生產(chǎn)用過硫酸銨更為方便。
7、促進(jìn)劑可加速固化劑或硫化劑的固化反應(yīng)或硫化反應(yīng)的物質(zhì)。促進(jìn)劑分固化促進(jìn)劑和硫化促進(jìn)劑兩類。固化促進(jìn)劑又分為酸性類,如三氟化硼絡(luò)合物、氯化亞錫等;堿性類,如大多數(shù)有機(jī)叔胺類、咪唑類化合物等。硫化促進(jìn)劑可提高硫化速度、降低硫化溫度、縮短硫化時間,減少硫化劑用量和改善硫化橡膠的物理機(jī)械性能等作用。如二硫代氨基甲酸鹽類、黃原酸鹽類、秋蘭姆類、噻唑類等。4.2粘接機(jī)理膠接:靠膠黏劑將物體連接起來的方法稱為膠接。良好膠接,必須具備:第一膠黏劑要能很好地潤濕被粘物表面膠黏劑表面張力比被粘物的小,才能較好地潤濕其表面,易于膠接,反之則難于膠接。第二膠黏劑與被黏物之間要有較強(qiáng)的相互結(jié)合力。⑴機(jī)械理論:即膠接是膠粘劑滲透到被粘物表面層的孔隙中,固化后產(chǎn)生機(jī)械鍵合作用而使其連接為一體的。一般具有釘鍵作用、勾鍵作用、根鍵作用。機(jī)械理論認(rèn)為粘接是簡單的機(jī)械鑲定,無法解釋致密被粘物如玻璃、金屬的粘接。⑵吸附論:即膠接是膠粘劑與被沾物的表面分子間相互吸附而使其粘結(jié)為一體的.膠接機(jī)理⑶靜電論:即膠接是膠粘劑和被粘物間相互接觸,產(chǎn)生正、負(fù)電層的雙電層,由于靜電相互吸引而產(chǎn)生粘附力的。聚合物與金屬膠接時,適用該理論。⑷擴(kuò)散論:即膠接是膠粘劑與被粘物分子間相互擴(kuò)散,在界面上互溶而形成牢固結(jié)合的.(5)化學(xué)鍵理論:膠黏劑分子與被粘物表面通過化學(xué)反應(yīng)形成化學(xué)鍵而產(chǎn)生較高強(qiáng)度的粘接。
以無機(jī)物,如磷酸鹽、硅酸鹽、硫酸鹽、硼酸鹽、金屬氧化物等為黏料配制成的膠黏劑稱為無機(jī)膠黏劑。隨著航天、航空技術(shù)的飛速發(fā)展,迫切需要具有耐高溫性能的新型材料,促進(jìn)了無機(jī)膠黏劑的研究及其開發(fā)應(yīng)用。
4.3無機(jī)粘合劑1.無機(jī)膠黏劑的特點(1)耐高溫,可承受1000℃或更高溫度;(2)抗老化性好;(3)收縮率??;(4)脆性大,彈性模量比有機(jī)膠黏劑高一個數(shù)量級;(5)抗水、耐酸堿性差。2.硅酸鹽類膠黏劑硅酸鹽類膠黏劑分為三類。(1)空氣干燥型:如水玻璃、粘土等;(2)水固化型:如石膏、水泥等;(3)反應(yīng)固化型:如硅酸鹽與堿土金屬氧化物固化的膠黏劑。硅酸鹽類膠黏劑膠接強(qiáng)度較高,耐熱、耐水性能較好,但耐酸、堿性性能較差??蓮V泛應(yīng)用于金屬、玻璃、陶瓷等多種材料的膠接。
3.磷酸鹽膠粘劑這是以磷酸或磷酸鹽為結(jié)合劑,再加固化劑和骨材組成的粘合劑,一般可分為四種類型,即磷酸的硅化物、磷酸鋅、磷酸氧化物及其它磷酸鹽類。其最大的特點是水溶性好,而且它的耐溫性也很出色,最大的缺點是呈脆性。磷酸硅化物常作牙科用膠粘劑,其熱膨脹系數(shù)與人的牙齒相同,且耐口腔中各種食物的浸蝕;磷酸鋅鹽也是一種牙科用膠粘劑;磷酸一氧化銅膠粘劑主要用于陶瓷車刀、硬質(zhì)合金車刀和鉸刀等刀具的膠接。磷酸鹽類膠黏劑中氧化銅-磷酸鹽膠黏劑是開發(fā)最早應(yīng)用最廣的無機(jī)膠黏劑之一,現(xiàn)代其應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域是耐高溫材料的膠接上。添加一些高熔點的氧化物如氧化鋁和氧化鋯等作組成的配方,可耐1300~1400℃的高溫,這是其他任何有機(jī)膠黏劑所無法達(dá)到的。
4.4天然粘合劑
原料來源于天然物質(zhì)制成的膠黏劑稱為天然膠黏劑。優(yōu)點:使用方便,粘結(jié)迅速,貯存時間長,價格便宜,一般為水溶性,大多無毒或低毒;缺點:原料來源受多種自然條件影響和限制,質(zhì)量容易波動,粘接力低,品種單一,不能大量發(fā)展,近來大部分被合成粘合劑取代。天然膠黏劑按天然物質(zhì)的來源可分為植物膠黏劑、動物膠黏劑和礦物膠黏劑。植物膠黏劑:包括樹膠類(阿拉伯膠)、樹脂類(松香樹脂)、天然橡膠、淀粉類、纖維素類、大豆蛋白類、單寧類、木素類及其他碳水化合物制成的膠黏劑。動物膠黏劑:包括甲殼素、皮膠、骨膠、酪蛋白膠、蟲膠、魚膠等制成的膠黏劑。礦物膠黏劑:包括硫黃膠黏劑、瀝青膠黏劑、蠟質(zhì)膠黏劑。最早將淀粉作為膠黏劑使用的是埃及人,他們用含淀粉的膠黏劑黏結(jié)紙草條,目前,淀粉作為膠黏劑應(yīng)用主要是在紙及紙制品中,如紙盒和紙箱的封糊、貼標(biāo)簽、平面上膠、粘信封、多層紙袋粘合等。紙板箱頂端和底部密封膠配方配方:水400
磷酸三丁酯1
硼砂(10mol)30
白糊精75
(80%冷水溶性PH3.4~3.5)加熱到85oC(只使用夾套蒸汽),保溫20分鐘,冷卻到60oC并加入苛性鈉(40%溶)10甲醛1
攪拌10分鐘即可可用水調(diào)節(jié)施工粘度。
進(jìn)入21世紀(jì)以后,材料的良好環(huán)境性能將成為新材料的一大特點。淀粉作為一種無毒無害、價格低廉、可生物降解、對環(huán)境友好的天然可再生資源,在各行業(yè)中的應(yīng)用日趨廣泛。特別是近年來,世界膠黏劑工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)正朝著節(jié)省能源、低成本、無公害、高黏性和無溶劑化方向發(fā)展。淀粉膠黏劑作為一種綠色環(huán)保產(chǎn)品,已引起膠黏劑行業(yè)的廣泛關(guān)注和高度重視。就淀粉膠黏劑的應(yīng)用和發(fā)展看,采用玉米淀粉氧化的淀粉膠黏劑的前景看好,研究應(yīng)用最多。4.5.1熱塑性合成樹脂膠黏劑熱塑性膠黏劑的黏料為線形聚合物,粘接過程中不形成新的化學(xué)鍵,能以溶液狀、乳液狀或熔融狀態(tài)進(jìn)行粘接操作,使用方便。這種黏合劑在加熱時會熔化、軟化,遇水會溶解,在一定壓力下會蠕變,一般多用于要求強(qiáng)度不高的非結(jié)構(gòu)性粘接。
4.5合成聚合物膠黏劑聚醋酸乙烯膠粘劑是一種水溶性膠粘劑,是由醋酸乙烯單體在引發(fā)劑作用下經(jīng)聚合反應(yīng)而制得的一種熱塑性粘合劑。通常稱為白乳膠或簡稱PVAC乳液,化學(xué)名稱聚醋酸乙烯膠粘劑,是由醋酸與乙烯合成醋酸乙烯,添加鈦白粉(低檔的就加輕鈣,滑石粉等粉料).再經(jīng)乳液聚合而成的乳白色稠狀液體,是一種用途十分廣泛的膠粘劑。各地的叫法不同,乳白膠也叫做白乳膠。
1、聚醋酸乙烯膠粘劑乳白膠可常溫固化、固化較快、粘接強(qiáng)度較高,粘接層具有較好的韌性和耐久性且不易老化。可廣泛應(yīng)用于粘接紙制品(墻紙),也可作防水涂料和木材的膠粘劑。它是以水為分散劑,使用安全、無毒、不燃、清洗方便,常溫固化,對木材、紙張和織物有很好的黏著力,膠接強(qiáng)度高,固化后的膠層無色透明,韌性好,不污染被粘接物;乳液穩(wěn)定性好,儲存期可達(dá)半年以上。因此,廣泛地用于印刷裝訂和家具制造,用作紙張、木材、布、皮革、陶瓷等的黏合劑。聚醋酸乙烯乳液黏合劑的缺點是耐水性和耐熱性差,易在潮濕空氣中吸濕,在高溫下使用會產(chǎn)生蠕變現(xiàn)象,使膠接強(qiáng)度下降;在-5℃以下儲存易凍結(jié),使乳液受到破壞。
分析P:94表4-1聚乙酸乙烯乳狀液膠黏劑配方(1)乙酸乙烯乙酸乙烯作為單體在引發(fā)劑作用下經(jīng)乳液聚合發(fā)生反應(yīng)。
(2)分散介質(zhì)
在乳液聚合過程中應(yīng)用最多的分散介質(zhì)是水。水便宜易得,沒有任何危險。
用水作分散介質(zhì),放熱反應(yīng)易于控制,有利于制得均勻的高分子量產(chǎn)物。
(3)引發(fā)劑
常用過氧化物作引發(fā)劑。用得較多的是過硫酸鉀、過硫酸銨,也有用過氧化氫的。用量為單體重量的0.1~1%。過硫酸鉀和過硫酸銨的引發(fā)性能非常相似,但由于室溫下過硫酸鉀在水的溶解度為2%,而過硫酸銨在水中的溶解度可達(dá)20%以上,所以工業(yè)生產(chǎn)用過硫酸銨更為方便。
引發(fā)劑用量多,雖然增加了鏈游離基的數(shù)量,但也同時增加了鏈終止的機(jī)會,使分子量降低,從而影響乳液的膠接強(qiáng)度,因此在保證一定的聚合速率的前提下,減少引發(fā)劑用量,可以提高產(chǎn)品的聚合度,得到高分子量的產(chǎn)物。
(4)乳化劑
是由親水的極性基團(tuán)和疏水(親油)的非極性基團(tuán)構(gòu)成,它可使互不相溶的油(單體)—水,轉(zhuǎn)變?yōu)橄喈?dāng)穩(wěn)定、難以分層的乳液。常用的乳化劑有OP-10(烷基酚聚氧乙烯醚)、烷基硫酸鈉、烷基苯磺酸鈉、油酸鈉等。陰離子型乳化劑可用磺化動物脂,磺化植物油、烷基磺酸鹽(如十二烷基磺酸鈉)。
乳化劑的選擇對乳液的穩(wěn)定性和質(zhì)量有很大的影響,乳化劑用量太少乳液的穩(wěn)定性差,而用量太大耐水性則差。(5)保護(hù)膠體
保護(hù)膠體在粘性的聚合物表面形成保護(hù)層,以防凝聚。常用的保護(hù)膠體有聚乙烯醇、甲基纖維素、羧甲基纖維素、聚丙烯酸鈉等。
乙酸乙烯酯乳液聚合常采用聚乙烯醇作為保護(hù)膠體,以保護(hù)制得的乳膠液有足夠黏度。(6)緩沖劑
用以保持反應(yīng)介質(zhì)的pH值。聚合時如pH太低引發(fā)速度太慢,介質(zhì)的pH越高,引發(fā)劑分解得越快,形成的活性中心越多,聚合速率就越快,故可通過緩沖劑來控制聚合速度。常用碳酸鹽、磷酸鹽、醋酸鹽。用量為單體重量的0.3~5%。
(7)增塑劑
聚乙酸乙烯酯的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為28℃。添加增塑劑的目的是使聚乙酸乙烯酯在較低溫度時有良好的成膜性和粘接力。常用的有酯類,特別是鄰苯二甲酸烷基酯類如鄰苯二甲酸二丁酯和芳香族磷酸酯如磷酸三甲苯酯。
聚乙烯醇膠粘劑通常以水溶液的形式使用。在膠液中還需添加填料、增塑劑、防腐劑和熟化劑等配合使用。填料可以降低成本,調(diào)節(jié)膠接速度和固化速度。常用的填料有:淀粉、松香、黏土、鈦白粉等。增塑劑如:甘油、聚乙二醇、山梨醇、聚酰胺、尿素衍生物等,能夠增加膠膜的柔性。為了提高PVA的耐水性,可以使它交聯(lián)熟化,交聯(lián)后的PVA不再溶解。常用的熟化劑有:硫酸鈉、硫酸鋅、硼酸和多元有機(jī)酸和醛類化合物。加熱也能使PVA熟化。聚乙烯醇能形成堅韌透明的膜,具有很高的拉伸強(qiáng)度和耐腐蝕性。干燥膜具有令人驚奇的隔絕氧的特性。主要用于制品粘接。2、聚乙烯醇(PVA)膠粘劑
3、聚乙烯醇縮甲醛膠粘劑聚乙烯醇縮甲醛膠粘劑是由聚乙烯醇和醛為主要原料,加入少量氫氧化鈉和水,在一定條件下縮聚而成。市面上常見的107膠、801膠等均屬聚乙烯醇縮甲醛膠粘劑。這類膠粘劑,具有較高的粘結(jié)強(qiáng)度和較好的耐水、耐老化性,還能和水泥復(fù)合使用,可顯著提高水泥材料的耐磨性、抗凍性和抗裂性,可用來膠結(jié)塑料壁紙、墻布、瓷磚等。但對環(huán)境有污染,對人體有危害。六十年代發(fā)展起來的丙烯酸酯類膠黏劑因其色澤清淺,耐水、耐環(huán)境侵蝕、抗變色性好,性能易于調(diào)節(jié)等特點而受到重視。
丙烯酸酯膠黏劑是以各種類型的丙烯酸酯為基料,配以合適的溶劑,經(jīng)化學(xué)反應(yīng)制成的膠黏劑。
4.5.1.2丙烯酸酯膠粘劑丙烯酸酯膠粘劑分為熱塑性和熱固性兩大類。它具有粘接強(qiáng)度高,成膜性好,能在室溫上快速固化,抗腐蝕性、耐老化性能優(yōu)良的特點。可用于膠接木材、紙張、皮革、玻璃、陶瓷、有機(jī)玻璃、金屬等。丙烯酸酯膠粘劑分類:1)溶液型丙烯酸酯膠黏劑:可以粘塑料。2)乳液型丙烯酸酯膠黏劑:可合成多種共聚乳液,供無紡布、織物、植絨、復(fù)合薄膜,紙張上光、建筑密封及涂料應(yīng)用。3)氰基丙烯酸酯膠黏劑:以單體或預(yù)聚體作膠黏劑,通過聚合而固化,如α-氰基丙烯酸酯膠粘劑。丙烯酸酯溶液型膠粘劑丙烯酸酯溶液膠是以甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯和氯乙橡膠共聚制得的溶液。再與不飽和聚酯、固化劑和促進(jìn)劑配合而形成溶液型膠粘刑,能在常溫或40~60℃固化:有的也用聚甲基丙烯酸甲酯(有機(jī)玻璃)直接溶解于有機(jī)溶劑中或單體中配制成溶液膠粘劑,還可添加鄰苯二甲酸二丁酯作增韌劑,這主要用于有機(jī)玻璃的粘接。這類膠粘劑能粘接鋁、不銹鋼、耐熱鋼等金屬材料。耐水、耐油性好;但膠膜柔韌性較差,不宜用于經(jīng)受強(qiáng)烈攻擊的場合。使用溫度可在一60℃—60℃。除粘接上述材料外,尚可粘接聚苯乙烯、硬聚氯乙烯、聚碳酸酣及ABS塑料等。乳液型丙烯酸酯膠黏劑乳液型丙烯酸酯膠黏劑實質(zhì)上為水性膠黏劑的一種,同時也包括有水溶性膠黏劑,其特點為:★以水為分散介質(zhì),不使用有機(jī)溶劑,無毒素,無污染,屬環(huán)保產(chǎn)品?!锬凸庑?、耐候性好,不易氧化,對紫外光不敏感;★粘接強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度高;★品種多樣,用途廣泛。缺點是耐水性差,干燥時間長,容易發(fā)生霉變。
具有透明性好、粘度低、粘結(jié)速度極快等特點,使用很方便。但它不耐水,性脆,耐溫性和耐久性較差,有一定氣味。
廣泛用于:金屬、陶瓷、玻璃及大多數(shù)塑料和橡膠制品的粘接及日常修理。市場上銷售的“501”膠和“
502”膠就屬于這類膠粘劑。α-氰基丙烯酸酯膠粘劑
:醫(yī)用>150α-氰基丙烯酸異丁酯、阻聚劑、穩(wěn)定劑661醫(yī)用>150α-氰基丙烯酸丁酯、阻聚劑、穩(wěn)定劑504金屬、非金屬材料>250α-氰基丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸甲酯、磷酸三甲酚酯、阻聚劑、穩(wěn)定劑金屬、非金屬材料>250α-氰基丙烯酸甲酯、阻聚劑、穩(wěn)定劑KH-501主要用途抗拉強(qiáng)度成分牌號α-氰基丙烯酸酯膠粘劑牌號與性能502α—氰基丙烯酸酯膠黏劑的特點(1)優(yōu)點:①單組分,無溶劑,使用方便;②快速固化,便于流水線生產(chǎn);
③適應(yīng)面廣,對多種材料具有良好的膠接強(qiáng)度;④電氣絕緣性好,與酚醛塑料相當(dāng);
⑤無毒,能用于人體組織的膠接;
⑥耐藥品性、耐候性、耐寒性良好。⑦固化后膠層無色透明無色、外觀平整。特別適合于工藝美術(shù)品、貴金屬、裝飾品、精密儀器、光學(xué)儀器的膠接。(2)缺點:①抗沖擊性能差,尤以膠接剛性材料時更為明顯。②耐熱性差,未經(jīng)改性的產(chǎn)品只能在70~80℃下使用。③固化迅速,難用于大面積的膠接。若未加以增粘,難用于充填性膠接。④貯存期較短,一般為半年左右。⑤雖然對人體無毒,但對粘膜有一定的刺激性。2、α—氰基丙烯酸酯膠黏劑的制備
工業(yè)上采用的方法是將氰乙酸酯與甲醛在堿性介質(zhì)中進(jìn)行加成縮合得到的低聚物裂解成為單體,所得單體經(jīng)精制后,加入各種輔助成分就得到-氰基丙烯酸酯膠黏劑。+nH2O
+
堿性催化劑
加熱裂解
502膠水配方的組成(1)單體:α—氰基丙烯酸乙酯(2)增稠劑:甲基丙烯酸甲酯-共聚物(3)增塑劑:磷酸三甲酚酯(4)穩(wěn)定劑:二氧化硫(5)阻聚劑:對苯二酚熱固性樹脂膠粘劑加入固化劑或加熱,液態(tài)樹脂經(jīng)聚合反應(yīng)交聯(lián)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),形成不溶、不熔的固體而達(dá)到粘接目的的合成樹脂膠粘劑。它的粘附性較好,其固化物具有較好的機(jī)械強(qiáng)度、耐熱性和耐化學(xué)性;但耐沖擊和彎曲性差。它是產(chǎn)量最大、應(yīng)用最廣的一類合成膠粘劑,主要包括酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、橡膠等類膠粘劑.4.5.2熱固性合成樹脂膠黏劑1、酚醛樹脂膠黏劑:由酚類和醛類在酸或堿催化劑作用下合成的聚合物。它是工業(yè)化最早(1910年,德國Bakelite)的合成高分子材料。根據(jù)加入催化劑不同,純酚醛樹脂可分為水溶性的、醇溶性的、鋇酚醛樹脂三大類。
酚類主要是苯酚、甲酚、二甲酚、間苯二酚等
…
醛類主要是甲醛、乙二醛、糠醛等。
…
2酚醛樹脂的合成原理
在酚醛樹脂的合成中,根據(jù)原料的化學(xué)結(jié)構(gòu)、酚和醛的用量(摩爾比)以及介質(zhì)的pH值的不同,所生成的樹脂有兩種類型,即熱塑性酚醛樹脂和熱固性酚醛樹脂。
熱塑性酚醛樹脂是在酸性催化劑作用下苯酚與甲醛以摩爾比大于1的情況下反應(yīng)制成。熱固性酚醛樹脂是在堿性催化劑作用下苯酚與甲醛以摩爾比小于1的情況下反應(yīng)制成。只有當(dāng)酚與醛的物質(zhì)的量的比小于1時,才能形成一定數(shù)量的多羥甲基酚,由多羥甲基酚進(jìn)一步反應(yīng)形成的線型結(jié)構(gòu)樹脂在交聯(lián)時才能形成體型結(jié)構(gòu)的樹脂,而用作膠黏劑的酚醛樹脂均為熱固性樹脂,一般物質(zhì)的量的比的范圍為苯酚:甲醛=1:(1.4~2.5)。苯酚和甲醛之間的反應(yīng):交聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)
線型熱塑性酚醛樹脂未改性的酚醛樹脂膠黏劑是由酚醛樹脂、固化劑和溶劑配制而成。主要有水溶性的、醇溶性的、鋇酚醛樹脂膠黏劑三大類。主要用于粘接木材、膠合板、層壓板、泡沫塑料、紙制品或多孔材料。熱固性酚醛樹脂都用堿性催化劑,常用的堿性催化劑有氫氧化鈉、氫氧化鈣、氫氧化鋇、氫氧化銨等。前兩種多用于制造熱固性的水溶性酚醛樹脂,氫氧化鋇多用于制造冷固性的水(醇)溶性酚醛樹脂,氫氧化銨則用于制造醇溶性酚醛樹脂。氫氧化鈉的用量一般為苯酚用量的10%~15%。
酚醛樹脂膠黏劑雖然具有膠接強(qiáng)度高、耐水、耐熱、耐磨及化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)點,生產(chǎn)耐候、耐熱的木材制品時酚醛樹脂膠黏劑為首選膠黏劑,但因其存在成本較高、固化溫度高、熱壓時間長等缺點,使其應(yīng)用受到一定限制。為此,許多人采用多種途徑對其改性。
酚醛樹脂的改性,可以將柔韌性好的線型高分子化合物(如合成橡膠、聚乙烯醇縮醛、聚酰胺樹脂等)混入酚醛樹脂中;也可以將某些黏附性強(qiáng)的,或者耐熱性好的高分子化合物或單體與酚醛樹脂用化學(xué)方法制成接枝或嵌段共聚物,從而獲得具有各種綜合性能的膠黏劑。研究較多的是利用三聚氰胺、尿素、木質(zhì)素、聚乙烯醇、間苯二酚等物質(zhì)對其進(jìn)行改性。改性的酚醛-丁腈膠可在-60~150℃使用,廣泛用于機(jī)器、汽車、飛機(jī)結(jié)構(gòu)部件的膠接,也可用于膠接金屬、玻璃、陶瓷、塑料等材料。
改性的酚醛-縮醛膠具有較好的膠接強(qiáng)度和耐熱性,主要用于金屬、玻璃、陶瓷、塑料的膠接,也可用于玻璃纖維層壓板的膠結(jié)。2、環(huán)氧樹脂膠黏劑
1927年問世,1950年商品化。它是一種膠接性能好、耐腐蝕,且電絕緣性能和機(jī)械強(qiáng)度都很高的熱固性樹脂。它具有許多優(yōu)良的性能,對金屬和非金屬都有很好的膠接效果,所以環(huán)氧樹脂有“萬能膠””、“大力膠”之稱。已在航空、航天、汽車、機(jī)械、建筑、化工、輕工、電子、電器以及日常生活等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。
中國研制環(huán)氧樹脂始于1956年,在沈陽、上海兩地首先獲得了成功。1958年上海、無錫開始了工業(yè)化生產(chǎn)。20世紀(jì)60年代中期開始研究一些新型的脂環(huán)族環(huán)氧:酚醛環(huán)氧樹脂、聚丁二烯環(huán)氧樹脂、縮水甘油酯環(huán)氧樹脂、縮水甘油胺環(huán)氧樹脂等。到70年代末期中國已形成了從單體、樹脂、輔助材料,從科研、生產(chǎn)到應(yīng)用的完整的工業(yè)體系。近年來我國環(huán)氧樹脂開發(fā)和應(yīng)用研究發(fā)展迅速,產(chǎn)量不斷增加,質(zhì)量不斷提高,新品種不斷涌現(xiàn),由年產(chǎn)能力不足1.5萬噸發(fā)展到目前的20萬噸左右,2010年達(dá)到30萬噸左右。最常用的環(huán)氧樹脂是雙酚A同環(huán)氧氯丙烷反應(yīng)制造的雙酚A二縮水甘油醚,即雙酚A型環(huán)氧樹脂.在環(huán)氧樹脂中,它原料易得,成本最低,因而產(chǎn)量最大。它約占國內(nèi)環(huán)氧樹脂總產(chǎn)量的90%,它約占世界環(huán)氧樹脂總產(chǎn)量75%~
80%,被稱為通用型環(huán)氧樹脂。環(huán)氧樹脂的合成原理(1)在堿催化下,環(huán)氧氯丙烷的環(huán)氧基與雙酚A酚羥基反應(yīng),生成端基為氯化羥基化合物——開環(huán)反應(yīng)(2)在氫氧化鈉作用下,脫HCl形成環(huán)氧基——閉環(huán)反應(yīng)(3)新生成的環(huán)氧基再與雙酚A酚羥基反應(yīng)生成端羥基化合物——開環(huán)反應(yīng)(5)與NaOH反應(yīng),脫HCl再形成環(huán)氧基——閉環(huán)反應(yīng)(4)端羥基化合物與環(huán)氧氯丙烷作用,生成端氯化羥基化合物——開環(huán)反應(yīng)總的反應(yīng)式為:工藝流程雙酚ANaOH(10%)環(huán)氧氯丙烷縮合反應(yīng)洗滌分離脫水成品各結(jié)構(gòu)單元賦予樹脂以下功能:環(huán)氧基和羥基賦予樹脂反應(yīng)性,使樹脂固化物具有很強(qiáng)的內(nèi)聚力和膠接力;醚鍵和羥基是極性基團(tuán),有助于提高浸潤性和黏附力;醚鍵和C-C鍵使大分子具有柔韌性;苯環(huán)賦予聚合物以耐熱性和剛性。環(huán)氧樹脂膠黏劑組成:主要由環(huán)氧樹脂和固化劑兩大部分組成。為改善某些性能,還加入稀釋劑、促進(jìn)劑、偶聯(lián)劑、填料等。分析表4-6環(huán)氧樹脂膠黏劑的典型配方
環(huán)氧樹脂本身是熱塑性線型結(jié)構(gòu)的化合物,不能直接作膠黏劑使用,必須加入固化劑并在一定條件下進(jìn)行固化交聯(lián)反應(yīng),生成不溶(熔)體型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),才有實際應(yīng)用價值。因此,固化劑是環(huán)氧樹脂膠黏劑必不可少的組分。固化劑種類也很多,分脂肪胺、芳香胺、改性胺、低分子聚酰胺、咪唑及其衍生物、酸酐及潛伏性固化劑等類.環(huán)氧樹脂膠黏劑的特性(1)膠接力強(qiáng)、機(jī)械強(qiáng)度高;(2)固化過程中收縮率小;(3)可室溫固化,也可高溫固化;(4)使用溫度范圍大。-60~150℃。環(huán)氧樹脂也存在一些缺點,比如耐候性差,環(huán)氧樹脂中一般含有芳香醚鍵,固化物經(jīng)日光照射后易降解斷鏈,所以通常的雙酚A型環(huán)氧樹脂固化物在戶外日曬,易失去光澤,逐漸粉化,因此不宜用作戶外的面漆。另外,環(huán)氧樹脂低溫固化性能差,一般需在10℃以上固化,在10℃以下則固化緩慢,對于大型物體如船舶、橋梁、港灣、油槽等寒季施工十分不便。1.環(huán)氧當(dāng)量:含有一個環(huán)氧基的環(huán)氧樹脂的質(zhì)量,以克為單位。單位為[克/當(dāng)量]環(huán)氧當(dāng)量=環(huán)氧樹脂的相對分子量/環(huán)氧基數(shù)目2.環(huán)氧值:每100克環(huán)氧樹脂中所含環(huán)氧基的當(dāng)量數(shù)。單位為[當(dāng)量/100克]環(huán)氧值=100/環(huán)氧當(dāng)量=環(huán)氧基數(shù)目*100/環(huán)氧樹脂的相對分子量環(huán)氧樹脂主要性能指標(biāo)環(huán)氧當(dāng)量(或環(huán)氧值)是環(huán)氧樹脂最重要的特性指標(biāo),表征樹脂分子中環(huán)氧基的含量。例:雙酚A型環(huán)氧樹脂的環(huán)氧值、環(huán)氧當(dāng)量的換算關(guān)系:
環(huán)氧值=2×100/環(huán)氧樹脂分子量,即Ev=2×100/M
環(huán)氧當(dāng)量=100/環(huán)氧值,即En=100/Ev
例:某雙酚A型環(huán)氧樹脂其環(huán)氧當(dāng)量為180克/當(dāng)量,那么該樹脂環(huán)氧值為:100/180=0.555環(huán)氧值越大,分子量越小,樹脂的黏度越低。環(huán)氧值的大小決定著固化劑用量的多少。
計算伯胺、仲胺類固化劑用量。
100g環(huán)氧樹脂固化所需胺的質(zhì)量(g)x為:
x=環(huán)氧值×胺的分子量胺中活潑氫原子個數(shù)E-42環(huán)氧樹脂(環(huán)氧值為0.4)用乙二胺(分子量為60)為固化劑,計算理論上加入乙二胺的用量。M=60Hn=4E=0.4G=M/Hn×E=60/4×0.4=6(g)即:每100E-42樹脂用乙二胺6g環(huán)氧樹脂命名命名原則:在基本名稱之前加上型號?;久Q仍采用我國已有習(xí)慣名稱:“環(huán)氧樹脂”
環(huán)氧樹脂以一個或兩個漢語拼音字母與兩個阿拉伯?dāng)?shù)字作為型號,表示類別及品種。如E-44環(huán)氧樹脂主要組成物質(zhì)名稱代號環(huán)氧基平均值基本名稱改性物質(zhì)名稱代號或“-”××××××××型號代號環(huán)氧樹脂類型E二酚基丙烷環(huán)氧樹脂ET有機(jī)鈦改性二酚基丙烷環(huán)氧樹脂EG有機(jī)硅改性二酚基丙烷環(huán)氧樹脂F(xiàn)酚醛多環(huán)氧樹脂B丙三醇環(huán)氧樹脂IQ脂肪族縮水甘油酯J間苯二酚環(huán)氧樹脂D聚丁二烯環(huán)氧樹脂環(huán)氧樹脂的選擇1、從用途上選擇作粘接劑時最好選用中等環(huán)氧值(0.25-0.45)的樹脂,如6101、634;作澆注料時最好選用高環(huán)氧值(>0.40)的樹脂,如618、6101;作涂料用的一般選用低環(huán)氧值(<0.25)的樹脂.2、從機(jī)械強(qiáng)度上選擇
環(huán)氧值過高的樹脂強(qiáng)度較大,但較脆;環(huán)氧值中等的高低溫度時強(qiáng)度均好;環(huán)氧值低的則高溫時強(qiáng)度差些。因為強(qiáng)度和交聯(lián)度的大小有關(guān),環(huán)氧值高固化后交聯(lián)度也高,環(huán)氧值低固化后交聯(lián)度也低,故引起強(qiáng)度上的差異.3、從操作要求上選擇不需耐高溫,對強(qiáng)度要求不大,希望環(huán)氧樹脂能快干,不易流失,可選擇環(huán)氧值較低的樹脂;強(qiáng)度較好的,可選用環(huán)氧值較高的樹脂。環(huán)氧樹脂在文物修復(fù)中的應(yīng)用文物膠黏劑陶俑環(huán)氧樹脂膠黏劑兵馬俑環(huán)氧樹脂膠黏劑唐三彩環(huán)氧樹脂膠黏劑石器環(huán)氧樹脂、石灰加糯米漿銅器瓷器環(huán)氧樹脂膠黏劑橡膠類膠黏劑是以橡膠為基料配制而成的膠黏劑。幾乎所有的天然橡膠和合成橡膠都可以用于配制膠黏劑。按橡膠基料的組成,可分為天然橡膠膠黏劑和合成橡膠膠黏劑兩大類。橡膠膠粘劑
橡膠是一種彈性體,不但在常溫下具有顯著的高彈性,而且能在很大溫度范圍內(nèi)具有這種性質(zhì),變形性可達(dá)數(shù)倍。利用橡膠這一性質(zhì)配制的膠黏劑,柔韌性優(yōu)良,具有優(yōu)異的耐蠕變、耐撓曲及耐沖擊震動等特性,適用于不同膨脹系數(shù)材料之間及動態(tài)狀態(tài)使用的部件或制品的膠接。合成橡膠膠黏劑是以合成橡膠為基料配制的膠黏劑。常用的合成橡膠膠黏劑的品種主要有氯丁橡膠、丁腈橡膠、丁苯橡膠、硅橡膠等。
氯丁橡膠膠黏劑是合成橡膠膠黏劑中產(chǎn)量最大、用途最廣的一個品種。1、氯丁橡膠膠粘劑氯丁橡膠膠粘劑是合成橡膠膠粘劑中產(chǎn)量最大、應(yīng)用最廣的品種。它是直接在乳液聚合產(chǎn)物中加入各種配合劑而制成的乳液型膠粘劑。
氯丁橡膠聚合物
在其聚合物分子鏈中1,4-反式結(jié)構(gòu)占80%以上,結(jié)構(gòu)比較規(guī)整,分子鏈上有極性較大的氯原子存在,故結(jié)晶性較高。在-35~32℃之間皆能結(jié)晶(以0℃為最快)。這些特性使氯丁橡膠在室溫下即使不硫化也具有較高的內(nèi)聚度和較好的粘附性能,非常適合作膠粘劑使用。
此外,由于氯原了的存在,使氯丁橡膠膠黏劑具有優(yōu)良的耐燃、耐臭氧和耐大氣老化的特性。以及良好的耐油、耐溶劑和耐化學(xué)試劑的性能。
1.氯丁橡膠膠黏劑的優(yōu)點①具有僅次于丁腈橡膠膠粘劑的高極性,故對極性物質(zhì)的膠接性能良好;②在常溫不硫化也具有較高的內(nèi)聚強(qiáng)度和粘附強(qiáng)度;③具有優(yōu)良的耐燃、耐臭氧、耐侯、耐油、耐溶劑和化學(xué)試劑的性能;④膠層彈性好,膠接體的抗沖擊強(qiáng)度和剝離強(qiáng)度好;⑤初粘性好,只需接觸壓力便能很好地膠接,特別適合于一些形狀特殊的表面膠貼;⑥涂覆工藝性能好,使用簡便。氯丁橡膠膠黏劑的缺點①耐熱性、耐寒性差;②
貯存穩(wěn)定性較差,容易分層、凝膠和沉淀。氯丁橡膠膠黏劑的主要組成氯丁橡膠膠黏劑一般是由氯丁橡膠、增黏樹脂、金屬氧化物、溶劑、防老劑、填料、促進(jìn)劑和硫化劑等組成。
配方1是填料型氯丁膠,它一般適用于對性能要求不太高而用量又比較大的膠接場合。如木材、織物、PVC、地板革等的粘接。配方:通用氯丁橡膠100氧化鎂8碳酸鈣100防老劑2氧化鋅10汽油136乙酸乙酯272分析教材101表4-7氯丁橡膠膠黏劑配方硫化劑硫化劑是促使橡膠(生膠)發(fā)生硫化反應(yīng)(即交聯(lián)反應(yīng))的物質(zhì)。最常用的硫化劑是氧化鋅和氧化鎂。氧化鎂以輕質(zhì)氧化鎂為好,氧化鋅應(yīng)選用橡膠專用的氧化鋅。
氧化鎂的主要作用是吸收氯丁橡膠在老化過程中放出的氯化氫氣體,是一種有效的穩(wěn)定劑,也有硫化作用。同時,氧化鎂與樹脂反應(yīng)可防止膠黏劑的沉淀分層,避免膠料在混煉過程中發(fā)生焦燒現(xiàn)象。防老劑
氯丁橡膠膠黏劑不加防老劑也能使用,但為防止橡膠分解,改善耐老化性能,一般加入2%左右的防老劑。其中以防老劑甲和防老劑丁用得較多,特別是防老劑丁的防老效果好,價格又便宜,故用得最多。但易變色。
常用的防老劑名稱簡稱污染性熔點(℃)備注N-苯基-α-萘胺防老劑A(或甲)有50會使膠液變色N-苯基-β-萘胺防老劑D(或?。┯?/p>
105會使膠液變色2,6-二叔基對甲酚防老劑BHT
無69苯乙烯化苯酚防老劑SP
無液體4-甲基-6-叔丁基苯酚防老劑NS-6無
120
2,5-二叔丁基對苯二酚防老劑NS-7無
200溶劑溶劑的選擇和用量不但影響膠接強(qiáng)度,而且還與膠液的粘度,貯存穩(wěn)定性,涂刷性能,粘件保持時間等方面有很大的關(guān)系。以通用型氯丁橡膠配制膠粘劑,可用醋酸乙酯和汽油的混合溶劑。對專用型氯丁膠粘刑,可采用甲苯、汽油、醋酸乙酯混合溶劑。填料用于改善操作性能,降低成本和減少體積收縮率。常用的填料有碳黑、白碳黑、重質(zhì)碳酸鈣、陶土、滑石粉等,其中用重質(zhì)碳酸鈣的膠剝離強(qiáng)度較高。配方2(普通鞋用膠)是樹脂改性型氯丁橡膠膠粘劑。加入改性樹脂的目的是為了改善純氯丁膠或填料型氯丁膠耐熱性不好,粘接力低等缺陷。古馬隆樹脂、松香脂、烷基酚醛樹脂等很多樹脂可對氯丁膠進(jìn)行改性,其中應(yīng)用最廣的是熱固性烷基酚醛樹脂(如對叔丁基酚醛樹脂)。這種樹脂能與氧化鎂生成高熔點化合物,從而提高了耐熱性,同時由于其分子的極性較大,增加了粘接能力。相比配方1,配方2使用較多的溶劑。溶劑對于膠黏劑的工藝性能、粘接性能和環(huán)保要求都有重要影響。盡管使用甲苯作為溶劑可以獲得最佳綜合性能和較低的成本以及良好的耐低溫性能,但是毒性大。因此人們較多地采用甲苯和120號溶劑汽油混合溶劑溶解氯丁橡膠,也有采用乙酸乙酯、丁酮、二氯乙烷和6號溶劑汽油為溶劑的,以盡可能減少毒性較大的甲苯的使用,并獲得與之相近的綜合性能。2、丁腈橡膠膠粘劑丁腈橡膠是由丁二烯和丙烯腈經(jīng)乳液聚合法制得的
丁腈橡膠具有優(yōu)良的耐油性、良好的耐熱性和貯存穩(wěn)定性,對極性表面有很好的粘附性,可用作膠粘劑。其缺點是耐低溫性差、耐臭氧性差,電性能低劣,彈性稍低。
丁腈橡膠膠黏劑由丁腈橡膠、硫化劑、促進(jìn)劑、填充劑、增塑劑、增粘劑、防老劑和溶劑組成。發(fā)展方向:丁腈的聚合,除使用丙烯腈單體外,還可采用其他單體(如甲基丙烯腈、乙基丙烯酸等)代替丙烯腈與丁二烯共聚。
3.丁苯橡膠粘合劑
丁苯橡膠是由丁二烯和苯乙烯在25-50℃以上(高溫丁苯橡膠)或在10℃以下(低溫丁苯橡膠)乳液聚合制得的無規(guī)共聚物。由于它的極性小,粘性差,很少單獨作膠粘劑用,大多采用加入松香、古馬隆樹脂和多異氰酸酯等樹脂改性,增加粘附性能。改性后的丁苯橡膠可用于橡膠、金屬、織物、木材、紙張、玻璃等材料的粘合。
聚氨酯膠黏劑是指在分子鏈中含有氨基甲酸酯基團(tuán)(—NHCOO—)和/或異氰酸酯基(—NCO)的膠黏劑。聚氨酯黏合劑的原料主要是多異氰酸酯和多羥基化合物兩大類。還要加入一定的催化劑、溶劑。有時還會加入表面活性劑、防老劑、著色劑等。聚氨酯膠黏劑
1.
聚氨酯膠黏劑的特點面光潔的材料都有著優(yōu)良的化學(xué)膠接力。(1)優(yōu)點①聚氨酯膠黏劑因含有極性很強(qiáng)、化學(xué)活潑性很高的異氰酸酯基和氨酯基,它與含有活潑氫的材料,如泡沫塑料、木材、皮革、織物、紙張、陶瓷等多孔材料和金屬、玻璃、橡膠、塑料等表面光潔的材料都有著優(yōu)良的化學(xué)膠接力。②調(diào)節(jié)聚氨酯樹脂的配方可控制分子鏈中軟緞與硬段比例及結(jié)構(gòu),制成不同硬度和伸長率的膠黏劑。③可加熱固化,也可以室溫固化。④固化屬于加聚反應(yīng),沒有副產(chǎn)物產(chǎn)生,因此不易使膠合層產(chǎn)生缺陷。⑤低溫和超低溫性能特別優(yōu)良,超過所有其他類型的膠黏劑。其膠合層可在-196℃
,甚至-253℃下使用。⑥具有良好的耐磨、耐水、耐油、耐溶劑、耐化學(xué)藥品、耐臭氧及防霉菌等性能。(2)缺點在高溫、高濕下易水解而降低膠合強(qiáng)度。不飽和聚酯膠黏劑在主鏈上含有不飽和雙鍵的聚酯,稱不飽和聚酯。將其溶于苯乙烯中,即得不飽和聚酯膠黏劑。使用時加入過氧化物作引發(fā)劑,即可加熱固化;若再加入少量環(huán)烷酸鈷,則可常溫固化。這種膠黏劑具有黏度小,使用方便,價廉,耐酸堿等特點;但收縮性大,有脆性。除用作膠黏劑外,還大量用于玻璃鋼膠黏劑、人造大理石、膠合板及家具面漆。快固丙烯酸酯膠黏劑
70年代杜邦公司開發(fā)的新型改性丙烯酸酯膠黏劑,又稱第二代丙烯酸酯膠黏劑(SGA)。是一種雙組分、室溫快速固化結(jié)構(gòu)膠,因其常為雙組分包裝,也稱為快固AB膠。A、B劑分別涂于被粘物的一面,疊合后很快發(fā)生反應(yīng)而固化。此膠室溫固化快,膠接強(qiáng)度高,可以在油面上直接涂膠粘接,耐水、耐油、耐介質(zhì)、耐老化、耐熱、耐寒性好,使用方便,不需精確計量,應(yīng)用面廣;但氣味較大,貯存期較短。光敏膠黏劑光敏膠黏劑:也是丙烯酸雙酯化合物,引發(fā)劑是光敏引發(fā)劑,在紫外光照射下,能迅速發(fā)生固化反應(yīng)。兩種被粘物中,至少有一種能透光,才能應(yīng)用。適用于透光零件或透光材料與金屬、塑料的粘接。電子工業(yè)中,廣泛用于微型電路的光刻。熱熔膠黏劑常稱熱熔膠,是無溶劑熱塑性受熱熔化冷卻固化的一大類粘合劑。常溫下是固體,具有單組分、無溶劑、無污染、無毒害、貯存運輸安全、價廉、粘合性優(yōu)、能反復(fù)使用、基本無廢料、應(yīng)用面廣等特點。是當(dāng)今膠黏劑的主要發(fā)展方向之一。
1.熱熔膠組成熱熔膠粘劑一般由樹脂或聚合物、增粘劑、增塑劑、粘度調(diào)節(jié)劑(蠟類)、穩(wěn)定劑、抗氧化劑及填料等組成。熱熔膠的主體成分包括樹脂、彈性體或其他聚合物。主要有聚乙烯-醋酸乙烯(EVA)、聚氨酯、聚酰胺、聚酯等幾類。
聚合物是熱熔膠的主要組成部分,賦予了熱熔膠粘接強(qiáng)度和內(nèi)聚力。
粘度調(diào)節(jié)劑:除聚酯、聚酰胺等少數(shù)熱熔膠不用蠟外,一般均需加入一定的蠟,其作用是降低熔融溫度與粘度,提高流動性,改進(jìn)操作性能,降低成本,防止膠粘劑滲透基體。常用的蠟有烷烴石蠟、微晶石蠟、聚乙烯蠟等??寡趸瘎┑淖饔檬欠乐篃崛勰z在高溫熔融狀態(tài)下熱氧化和熱分解,保持其性能穩(wěn)定。常用的抗氧化劑有2,6-二叔丁基對甲酚(BHT)等,用量為0~1%。
加入增粘劑可以降低主體聚合物的熔融溫度,控制固化速度,改善潤濕性和初粘性,從而提高粘附性能。常用的增粘劑有松香、萜烯樹脂、古馬隆樹脂等,用量一般為30~50%。加入填料的目的是防止?jié)B膠,減少收縮率,同時增加膠粘劑的內(nèi)聚強(qiáng)度,防止自粘,降低成本。常用的填料有碳酸鈣、滑石粉、粘土、二氧化鈦、硫酸鋇、炭黑等。聚乙烯-醋酸乙烯(EVA)熱熔膠是十分理想的熱熔膠的基體,主要用于包裝、無線裝訂、家具裝飾面和烯烴塑料等的膠接,適用于木材、紙張、塑料和金屬等多種材料。聚氨酯熱熔膠的特點是粘接強(qiáng)度高,富有彈性及良好的耐磨、耐油、耐低溫和耐溶劑等性能,但耐老化性較差。主要用于塑料、橡膠、織物、金屬等材料,特別適用于硬聚氯乙烯塑料制品的膠接。
厭氧膠
是由丙烯酸和甲基丙烯酸的雙酯或某些特殊的丙烯酸酯,如甲基丙烯酸羥丙酯為主構(gòu)成的,在隔絕空氣下(無氧)可自行室溫固化的膠黏劑。現(xiàn)已發(fā)展成幾百個品種,具有單組分、無溶劑、低粘度、使用方便、常溫快速固化、耐熱、耐溶劑、耐酸堿性好、適用期長、貯存穩(wěn)定的特點。厭氧膠粘劑可分為非結(jié)構(gòu)型和結(jié)構(gòu)型兩類。前一類是以多縮乙二醇雙甲基丙烯酸酯單體為主劑,也是目前的主要產(chǎn)品,用于金屬件的緊固密封等;后一類是以環(huán)氧樹脂或二異氰酸酪的雙甲基丙烯酸酯為主劑,用于金屬結(jié)構(gòu)件的粘接或裝配等。厭氧膠已成為機(jī)械行業(yè)不可缺少的液體工具。在航空航天、軍工、汽車、機(jī)械、電子、電氣等行業(yè)有著很廣泛的應(yīng)用。
如鎖緊防松。金屬螺釘受沖擊震動作用很容易產(chǎn)生松動或脫機(jī),傳統(tǒng)的機(jī)械鎖固方法都不夠理想,而化學(xué)鎖固方法廉價有效。如果將螺釘涂上厭氧膠后進(jìn)行裝配,固化后在螺紋間隙中形成強(qiáng)韌塑性膠膜,使螺釘鎖緊不會松動。現(xiàn)在已經(jīng)有預(yù)涂型(B-204)厭氧膠,預(yù)先涂在螺釘上,放置待用(有效期四年),只要將螺釘擰入旋緊,即可達(dá)到預(yù)期的防松效果。填充堵漏。對于有微孔的鑄件、壓鑄件、粉末冶金件和焊接件等,可將低黏度的厭氧膠(B-290)涂在有缺陷處,使膠液滲入微孔內(nèi),在室溫隔絕氧氣的情況下就能完成固化,充滿孔內(nèi)而起到密封效果。如果采用真空浸滲,則成功率更高,已成為鑄造行業(yè)的新技術(shù)。
厭氧膠由聚合性單體、引發(fā)劑、促進(jìn)劑、助促劑、穩(wěn)定劑、阻聚劑、增塑劑、增稠劑、觸變劑等組成。分析P106中厭氧膠配方丙烯酸酯單體(低聚物):甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸β-羥乙(丙)酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯等。單體是厭氧型丙烯酸酯膠黏劑的主要成分,約占總配比量的90%以上。穩(wěn)定劑:提高膠液貯存穩(wěn)定性對苯二酚、對苯醌、硝基化合物、草酸、EDTA等。引發(fā)劑:是厭氧膠的重要組成部分。它易與甲基丙烯酸酯類單體混合,得到穩(wěn)定體系。用量一般為2%~5%,太少固化時間太長,太多會影響儲存期。常用的有異丙苯過氧化氫、叔丁基過氧化氫等。溶劑:乙醇,丙酮,丁酮等。促進(jìn)劑
:加速固化反應(yīng)胺類(如N,N-二甲基苯胺,乙二胺,三乙胺等),硫酰胺類(如四甲基硫脲,乙烯基硫脲等)。助促進(jìn)劑:能提高促進(jìn)劑加速固化反應(yīng)亞胺類和羧酸類化合物如:糖精、抗壞血酸、甲基苯烯酸、三苯基磷等。應(yīng)用最多、效果最好的是鄰苯磺酰亞胺(即糖精)。壓敏膠粘劑是指對壓力敏感,只需用接觸壓力就可以把兩種不同材料膠接在一起的粘合劑。它可多次重復(fù)使用,有一定剝離強(qiáng)度,不污染被粘物表面,無毒、安全、易貯運,但耐久性、耐熱性較差。分橡膠型(如天然橡膠、聚異丁烯、丁基橡膠等為基料)、樹脂型(如丙烯酸酯、硅樹脂或硅橡膠等為基料)兩類。由于壓敏型膠帶使用最為方便,因而發(fā)展也最為迅速。壓敏膠粘劑壓敏型膠帶由壓敏膠、底涂劑、基材、背面處理劑和隔離紙等幾部分組成。
壓敏膠不宜現(xiàn)用現(xiàn)涂,而必須事先涂在載體基材上?;囊缶鶆颍炜s性小且對溶劑浸潤性好,包括(1)織物類的如棉布,玻璃布或無紡布等(如醫(yī)用膠布)。(2)塑料薄膜類如聚丙烯、聚氯乙烯和聚酯薄膜。(3)紙類如牛皮紙,玻璃透明紙等(如封箱帶、標(biāo)簽、標(biāo)貼。底層處理劑的作用是增加膠粘劑與基材間的粘附強(qiáng)度,以便揭除膠粘帶時不會導(dǎo)致膠粘劑與基材脫開而玷污被粘表面,并使膠粘帶具有復(fù)用性。常用的底層處理劑是用異氰酸酯部分硫化的氯丁橡膠,改性的氯化橡膠。
隔離劑是一種防黏劑,一般由聚丙烯酸酯、PVC、纖維素衍生物或有機(jī)硅化合物等材料配制而成的,可以起到隔離作用。隔離紙是在一般的紙品上涂上一層有機(jī)硅隔離劑而成的。如雙面膠粘帶上須加一層隔離紙如半硬PVC薄膜,PP薄膜或牛皮紙。
普遍用于包裝、封箱、標(biāo)簽、瓶貼、辦公、裝飾、面板保護(hù)及家庭日常應(yīng)用。如電工用的絕緣膠布、辦公用的玻璃紙膠,雙面膠,單面膠,婦女用品。分析P108表4-8壓敏膠的組成基料:橡膠或合成樹脂等材料,其作用是給予膠層足夠的內(nèi)聚強(qiáng)度和黏接力,用量為30%~50%。增粘劑:松香及其衍生物,萜烯樹脂及石油樹脂,如松香酯、氫化松香、酚醛樹脂、醇酸樹脂等,其作用是增加膠層黏附力,其用量為20%~40%。增塑劑:一般加工用的增塑劑。如環(huán)烷油、鄰苯二甲酸酯。其作用是增加膠層的快黏性,其用量為0%~10%。防老劑:一般橡膠、塑料的防老劑均可以使用,用量為0%~2%。填料:所用的填料一般為塑料用的填料,如石蠟、氧化鋅、氫氧化鋁等,其作用是提高膠層內(nèi)聚強(qiáng)度,降低成本,用量為
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