膠粘劑發(fā)展、分類與應(yīng)用
伴隨著生產(chǎn)和生活水平的提高，普通分子結(jié)構(gòu)的膠粘劑已經(jīng)遠(yuǎn)不能滿足人們?cè)谏a(chǎn)生活中的應(yīng)用，這時(shí)高分子材料和納米材料成為改善各種材料性能的有效途徑，高分子類聚合物和納米聚合物成為膠粘劑重要的研究方向。在工業(yè)企業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展中，設(shè)備的集群規(guī)模和自動(dòng)化程度越來越高，同時(shí)針對(duì)設(shè)備的安全連續(xù)生產(chǎn)的要求也越來越高，傳統(tǒng)的以金屬修復(fù)方法為主的設(shè)備維護(hù)工藝技術(shù)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足針對(duì)更多高新設(shè)備的維護(hù)需求，對(duì)此需要研發(fā)更多針對(duì)設(shè)備預(yù)防和現(xiàn)場(chǎng)解決的新技術(shù)和材料，為此誕生了包括高分子復(fù)合材料在內(nèi)的更多新的膠粘劑，以便解決更多問題，滿足新的應(yīng)用需求。
正基于此，二十世紀(jì)后期，世界發(fā)達(dá)國家以美國公司為代表的研發(fā)機(jī)構(gòu)，研發(fā)了以高分子材料和復(fù)合材料技術(shù)為基礎(chǔ)的高分子復(fù)合型膠粘劑，它是以高分子復(fù)合聚合物與金屬粉末或陶瓷粒組成的雙組分或多組分的復(fù)合材料，它是在高分子化學(xué)、膠體化學(xué)、有機(jī)化學(xué)和材料力學(xué)等學(xué)科基礎(chǔ)上發(fā)展起來的高技術(shù)學(xué)科。它可以極大解決和彌補(bǔ)金屬材料的應(yīng)用弱項(xiàng)，可廣泛用于設(shè)備部件的磨損、沖刷、腐蝕、滲漏、裂紋、劃傷等修復(fù)保護(hù)。高分子復(fù)合材料技術(shù)已發(fā)展成為重要的現(xiàn)代化膠粘劑應(yīng)用技術(shù)之一。
種類
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，迄今為止已有6000多種膠粘劑產(chǎn)品問世，由于其品種繁多，組分各異，尚無統(tǒng)一的分類方法。按固化方式的不同可將膠粘劑分為熔融固化型、揮發(fā)固化型、遇水固化型、反應(yīng)固化型。
1、熔融固化型
熔融固化型膠粘劑是指膠粘劑在受熱熔融狀態(tài)下進(jìn)行粘合的一類膠粘劑。其中應(yīng)用較普遍的為焊錫、銀焊料等低熔點(diǎn)金屬，棒狀、粒狀、膜狀的EVA（聚乙烯 醋酸乙烯）熱熔膠。
2、揮發(fā)固化型
揮發(fā)固化型膠粘劑是指膠粘劑中的水分或其它溶劑在空氣中自然揮發(fā)，從而固化形成粘接的一類膠粘劑。如水玻璃系列膠粘劑、氯丁膠等。
3、遇水固化型
遇水固化型膠粘劑是指遇水后即發(fā)生化學(xué)反應(yīng)并固化凝結(jié)的一類物質(zhì)。其中以石膏、各類水泥為代表。
4、反應(yīng)固化型
反應(yīng)固化型膠粘劑是指由粘料與水以外的物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)固化形成粘接的一類膠粘劑。磷酸鹽類膠粘劑、齒科膠泥、α 氰基丙烯酸酯瞬干膠水、丙烯酸雙酯厭氧膠水等都屬于這一類。
特點(diǎn)
1、耐溫性
耐溫性是無機(jī)膠粘劑的優(yōu)良特性之一。無機(jī)高溫膠粘劑通常使用范圍在1500～1750℃，而磷酸 氧化銅膠粘劑的耐溫范圍更廣，可在 180～1400℃范圍內(nèi)使用。但無機(jī)高溫膠粘劑使用的主要骨料是鋯英砂和耐火土，鋯英砂價(jià)格較高，主要靠進(jìn)口，耐火 土要以犧牲土地來取得，代價(jià)巨大。因此，尋找廉價(jià)易得的產(chǎn)品來取代傳統(tǒng)骨料以降低生產(chǎn)成本是當(dāng)務(wù)之急。某些有機(jī)膠粘劑通過改性也已達(dá)到了耐高溫性能。例如，酚醛樹脂膠就能耐1500℃的高溫。市場(chǎng)對(duì)耐溫膠粘劑的需求正在不斷的增長，因而這類膠粘劑有著廣闊的發(fā)展前景。
2、低污染性
隨著全球環(huán)境的日益惡化，人們逐漸開始使用一些環(huán)保產(chǎn)品。膠粘劑雖然算不上一類龐大的化工產(chǎn)品，但對(duì)環(huán)境的危害也不容忽視。那些非環(huán)保型的膠粘劑將逐漸被拋棄。聚乙烯甲醛膠粘劑（俗稱“107膠”）由于含有游離甲醛，危害人體健康。在發(fā)達(dá)國家早已禁用，但在中國由于其價(jià)格低廉，所以仍有相當(dāng)?shù)氖袌?chǎng)份額。但其用量已逐漸減少，不久將會(huì)全部淘汰。如何通過改性使非環(huán)保型的膠粘劑變?yōu)榄h(huán)保型膠粘劑是勢(shì)在必行的工作。日本公司已經(jīng)研究成功一種可代替膠合板制造中不含甲醛的粘合劑。通常的脲甲醛和蜜胺粘合劑含有能引起人體過敏反應(yīng)的甲醛，此粘合劑的強(qiáng)度、耐水性和成本與蜜胺粘合劑相近。在環(huán)保的呼聲日益高漲的今天，越來越多的人開始致力于可生物降解膠粘劑的研制。聚合物的生物降解是通過水解和氧化作用來完成的。大部分能降解的聚合物在其主鏈上含有可降解的基團(tuán)，例如胺基、羥基、脲基等。用雙羥基與醚反應(yīng)，合成含有羥甲基的聚酯作為基體，生產(chǎn)可生物降解的膠粘劑，他們還用含有羥基的丁酸酯、戊酸酯、纖維素、淀粉酯等作為基體，用蔗糖酯作為增粘劑，生產(chǎn)能生物降解或水解的膠粘劑。另外，以淀粉或磺化酯為基體，添加含有極性的蠟質(zhì)，生產(chǎn)含有極性的，對(duì)水敏感的膠粘劑，能在水的作用下發(fā)生水解，在進(jìn)行廢棄處理時(shí)降低或消除對(duì)環(huán)境的污染
3、粘接無破壞性
材料的連接主要有螺栓連接、鉚接、焊接和粘接等，使用螺栓連接等技術(shù)雖然可實(shí)現(xiàn)快速連接，但卻因?qū)Σ牧喜考蚩栈蚓植考訜岫鴮?duì)材料有所破壞，并在使用中不能避免應(yīng)力集中。相比之下，粘接技術(shù)是一種非破壞性連接技術(shù)，并因粘接界面整體承受負(fù)荷而提高負(fù)載能力，延長了使用壽命。
4、輕質(zhì)性
膠粘劑的密度較小，大多在0.9～2之間，約是金屬或無機(jī)材料密度的20%～25%，因而可以大大減輕被粘物體連接材的重量。這在航天、航空、導(dǎo)彈上，甚至汽車、航海上，都有減輕自重，節(jié)省能源的重要價(jià)值。
應(yīng)用
膠粘劑除了能應(yīng)用于傳統(tǒng)的粘接以外還有一些新的、巧妙的應(yīng)用。
1、防腐蝕
艦船的蒸汽管多采用包硅酸鋁外加石棉來達(dá)到絕熱目的，但是由于泄漏或冷熱交替產(chǎn)生冷凝水，聚集在底層的蒸汽管外壁上；且蒸汽管長期受高溫，可溶性鹽的作用，外壁腐蝕很嚴(yán)重。為此可在硅酸鋁底層用水玻璃系列膠粘劑作涂敷材料，形成類搪瓷結(jié)構(gòu)的敷層，其熱膨脹系數(shù)與管材相近，熱應(yīng)力小，不會(huì)皸裂。在機(jī)械安裝中，構(gòu)件常采用螺栓固定。由螺栓固定的器件長期暴露于空氣中，會(huì)產(chǎn)生縫隙腐蝕。在機(jī)械工作過程中，有時(shí)會(huì)由于劇烈的震動(dòng)使螺栓松動(dòng)。為解決這一問題，可以在機(jī)械安裝中先將連接構(gòu)件用無機(jī)膠粘劑粘結(jié)，然后再用螺栓連接。這樣既可起到加固的作用，又可起到防腐的效果。
2、生物醫(yī)用
材料羥基磷灰石Ca10(PO4）6(OH)2（簡(jiǎn)稱HA）生物陶瓷的組成接近于人體骨質(zhì)的無機(jī)成分，具有良好的生物相容性，能與骨形成牢固的化學(xué)結(jié)合，是理想的硬組織替代材料。但是制備的HA植入體的普遍彈性模量高而強(qiáng)度低，活性不理想。選用磷酸鹽玻璃膠粘劑，通過膠粘劑的作用將HA原料粉末在低于傳統(tǒng)燒結(jié)溫度下粘接在一起，從而降低了彈性模量，保證了材料活性。一種可以用于心臟粘接的Coseal密封膠水，并已成功地用于臨床。在歐洲通過21例心臟手術(shù)的對(duì)比使用發(fā)現(xiàn)，使用Coseal外科手術(shù)比其他方法顯著地降低了手術(shù)粘連，隨后的前期臨床研究表明，Coseal密封膠水在心臟、婦科及腹部手術(shù)中均有巨大發(fā)展?jié)摿13]。膠粘劑在醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用被譽(yù)為膠粘劑工業(yè)的新增長點(diǎn)。環(huán)氧樹脂或不飽和聚脂組成的結(jié)構(gòu)膠水。當(dāng)代國防技術(shù)中，隱身潛艇是海軍裝備現(xiàn)代化的標(biāo)志之一。潛艇隱身的一種重要方法是在潛艇外殼敷設(shè)消聲瓦。消聲瓦是一種具有吸聲性能的橡膠。為實(shí)現(xiàn)消聲瓦與艇壁鋼板的牢固結(jié)合，則要依賴于膠粘劑。
3、軍事領(lǐng)域
坦克維修
坦克發(fā)動(dòng)機(jī)外殼產(chǎn)生裂紋是常見的疵病。由于金屬內(nèi)部組織的缺陷、應(yīng)力集中、疲勞、突出的外力作用往往引起發(fā)動(dòng)機(jī)體外殼不同的部位產(chǎn)生裂紋。如果用焊接的方法解決這類問題，存在材質(zhì)會(huì)變脆、變形、強(qiáng)度下降等缺點(diǎn)，同時(shí)還要損耗電能和設(shè)備。而采用特種粘接技術(shù)來處理這類裂紋，會(huì)取得快、好、省的效果。
軍艇裝配
軍用小艇大多采用一次性粘接的玻璃鋼（或纖維復(fù)合材料）來減輕艇體的自重和提高艇體的強(qiáng)度。因此，制造這種小艇時(shí)大量使用與玻璃鋼相同的
用于軍用飛機(jī)輕型轟炸機(jī)
主要以亞音速或跨音速飛行，機(jī)身、機(jī)翼外蒙皮采用厚度在1.5mm以下的鋁合金板材，有的僅0.4～0.8mm厚，其下由波紋型材加強(qiáng)。鉚接蒙皮如此薄的結(jié)構(gòu)是很困難的，而采用膠接結(jié)構(gòu)，不僅可克服鉚接薄皮易引起的變形、鉚釘劃窩造成的整體強(qiáng)度損失、減少工裝、縮短裝配周期，而且增加了結(jié)構(gòu)抗腐蝕性、耐疲勞特性以及破損安全性。現(xiàn)代高性能軍用飛機(jī)，機(jī)翼整體油箱或機(jī)身整體油箱的密封需要用到膠粘劑。殲敵機(jī)的座艙有機(jī)玻璃與滌綸帶間的粘接密封，需要高性能的膠粘劑。
導(dǎo)彈彈頭熱防護(hù)層粘接
導(dǎo)彈彈頭為抵抗載入時(shí)的惡劣環(huán)境，要在結(jié)構(gòu)層（輕金屬合金材料、特種碳纖維復(fù)合材料）外加上熱防護(hù)層（無機(jī)復(fù)合材料、特種樹脂基復(fù)合材料）。熱防護(hù)層與彈頭的連接用到了2000℃左右的耐溫膠粘劑。
制備偽裝材料
對(duì)陸軍地面武器來說，主要是8～14μm紅外熱像儀的威脅，實(shí)現(xiàn)紅外隱身主要途徑是研制具有不同發(fā)射率的紅外迷彩涂料，通過涂層的不同發(fā)射率，對(duì)目標(biāo)外形進(jìn)行有效的紅外圖像分割，達(dá)到目標(biāo)與背景相融合的目的。從紅外隱身涂料的研究內(nèi)容來看，高透明膠粘劑是采取的技術(shù)途徑之一，利用樹脂在8～14μm的紅外大氣層窗口不含有吸收基團(tuán)來實(shí)現(xiàn)膠粘劑本身在紅外窗口的低輻射特殊性。雷達(dá)涂料是一種能夠吸收電磁波，降低目標(biāo)雷達(dá)特征信號(hào)，使其具有難以被發(fā)現(xiàn)、識(shí)別的功能材料，是實(shí)現(xiàn)武器裝備雷達(dá)隱身的主要途徑之一。它是由吸收劑和膠粘劑組成的，膠粘劑決定了吸收涂層的物理機(jī)械性能和施工性能。
防恐反恐
美國桑迪亞國家實(shí)驗(yàn)中心為保存放在倉庫中的核彈頭而專門設(shè)計(jì)了2種超級(jí)膠粘劑。一種是使用壓力槍發(fā)射的膠粘劑，聽不到聲音而無法活動(dòng)，但可以呼吸保住生命。假如，恐怖分子侵入倉庫，搶得一枚核彈頭，為防止爆炸，工兵的最佳選擇就是使用這類超級(jí)膠粘劑。可以預(yù)見，這類超級(jí)膠粘劑在未來的戰(zhàn)場(chǎng)上將大有用武之地。
▲由于膠粘劑具有可以實(shí)現(xiàn)同種或異種材料的連接、接頭部位無應(yīng)力集中、粘接強(qiáng)度高、易于實(shí)現(xiàn)化合自動(dòng)化操作等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)中的各個(gè)領(lǐng)域，已成為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展不可或缺的化工產(chǎn)品。國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展也為膠粘劑行業(yè)的發(fā)展提供了廣闊的空間，我國現(xiàn)已成為膠粘劑和膠粘帶的生產(chǎn)大國和消費(fèi)大國，所以需要不斷研發(fā)創(chuàng)新環(huán)保型產(chǎn)品，以滿足膠粘劑行業(yè)需求。 更多濾芯膠請(qǐng)?jiān)L問m.jbmtpc.com
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