胶粘剂的创新飞跃

传统胶粘剂含有大量的强挥发性溶剂,对环境和人体健康造成损害。新型胶粘剂的研发与创新正逐步改善这一问题。——Sandy Sun

Traditional adhesives contain large amount of strong volatile solvents, causing damage to the environment and human health. The development and innovation of new adhesives would solve this problem gradually.

 

胶粘剂在生产制造领域中应用十分广泛,但是传统胶粘剂因存在很大的缺陷而引起国家和科研人员的高度重视。在未来,具有环保性能的水性胶粘剂将主导市场,还有其他新型、经济的胶粘剂有待于进一步开发。

 

胶粘剂的主要类型

首先若根据不同胶粘剂的用途来分类,则有结构胶粘剂、非结构胶粘剂和特种胶粘剂。一般要求胶结接头所能承受的应力要和被粘物本身的强度相当,胶粘剂本身具有优良的耐热性、耐介质、耐大气老化、耐震动疲劳、低的蠕变和高的持久强度,并能长期承受较大动、静负荷。而特种胶粘剂主要用于特定场合而且有着特殊的用途。这类胶粘剂的主要品种有耐高温胶粘剂、超低温胶粘剂、导电胶粘剂、导磁胶粘剂、导热胶粘剂、点焊胶粘剂、密封胶粘剂、应变胶粘剂、光敏胶粘剂、水中胶粘剂等,尤其是耐高温性非常强大。

其次,从化学成分来看,主要分为有机胶粘剂、无机胶粘剂、天然胶粘剂和合成胶粘剂。一般来说,有机合成胶粘剂只能承受500℃的高温,超过此温度只能采用无机胶粘剂。所以无机胶粘剂的特性更加优异,粘接后保留效果的时长更加持久。天然与合成的胶粘剂则在原有基础上更加注重胶水的环保性,取长补短,如何再次提高这类胶粘剂的用户体验将是今后研究的方向之一。

 

主流市场的胶粘剂

(1)环氧树脂胶粘剂

环氧树脂胶粘剂的粘接性能优秀,使用它进行粘接工艺较为简便,而且物美价廉。此外,它的耐腐蚀,电绝缘性能和机械强度都很高。它是一类由环氧树脂基料、固化剂、稀释剂、促进剂和填料配制而成的工程胶粘剂,从1950年开始就已经迈入市场。随着高新技术的不断发展,以及新型环氧树脂、新型固化剂和添加剂的不断涌现,由环氧树脂配制而成的胶粘剂产品也越来越多样化。

尽管环氧树脂胶粘剂具有诸多优点,但是有些原材料如活性稀释剂、固化剂等有不同程度的毒性和刺激性,所以还有很大的改良空间。据了解,目前改性环氧树脂胶粘剂及制备方法,克服了一般环氧胶粘剂的脆性、耐温性差的缺点,其主要技术特征是以聚氨酯预聚物改性环氧树脂(A组分)与自制的固化剂(B组分)按10∶1至1∶1(重量比)的比例配制成耐高温、韧性好、反应活性大的固化体系。

 

(2)聚氨酯胶黏剂

聚氨酯胶一般分为单组分和双组分两种基本类型,单组分为湿气固化型,双组分为反应固化型。使用单组分胶施工会比较方便,但固化较慢;双组分有固化快、性能好的特点,但使用时需要配制,工艺较为复杂。它具有反应活性高,常温能固化,耐冲击等很多优异的性能,常用于复合材料的粘接。现阶段随着板式家具的盛行,这种胶粘剂的利用率也越来越高。

然而,聚氨酯胶粘剂中游离的异氰酸酯单体具有较大的毒性,在室温下通常固化较慢,完全固化有时长达数天。因此,可以采用端羟基多元环氧化合物与端异氰酸酯基聚氨酯预聚物制得环氧基聚氨酯,再与多胺化合物配制成聚氨酯胶粘剂,这样胶粘剂兼具环氧树脂和聚氨酯的优异性能,而且几乎不含游离的异氰酸酯单体,固体份含量高。

 

未来胶粘剂的发展趋势

无论是环氧树脂胶粘剂还是聚氨酯胶粘剂都或多或少含有“毒性”成分,研发水性和无溶剂的环保绿色胶粘剂将是必然的发展方向。可以在环氧树脂胶粘剂或聚氨酯胶粘剂的基础上进行改良。

例如无溶剂胶黏剂,它是聚氨酯胶粘剂的一种产品,能够在无溶剂的条件下实现材料之间的粘接,既可以是单组份也可以是双组份胶粘剂。用于家具制造轴能够避免新房装修后散发出有毒的气味,大幅度减少了有害气体VOCs的排放。但是因为没有充分的溶剂,其粘接力欠佳,材料之间还会有“气泡”产生。

其次,纳米胶粘剂也是绿色胶粘剂之一,它的含有的溶剂低毒甚至无毒,对环境和生产、使用者的健康无危害。纳米胶粘剂又称纳米改性聚氨酯胶粘剂,将纳火材料加入胶液中增加了交联点的密度,从而使聚氨酯胶黏剂的韧性、初黏性和剥离强度都有所提高。

纳米技术是近年来出现的一门高新技术,功能独特,其应用前景和发展潜力不可限量,在推广初期可能让企业承受较高的成本,但是它能够使得产品的质量更加稳定,有效地改善生产环境。因此,这种使用纳米技术研发的胶粘剂非常值得科研人员继续探索,进一步平衡产品的价格、环保性、质量和使用效果。

 

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