密封胶粘剂的发展.doc

密封胶粘剂的发展随着经济和科学的发展,胶粘剂需求量愈来愈大,已进入工业、农业、交通、医学、国防和人民日常生活各个领域,在国民经济中发挥愈来愈大的作用,胶粘剂工业已发展为一个独立的新兴部门。1.发展历史中国是人类文明史上使用胶粘剂最早国家之一周易参同契等古书上均有胶粘剂制造和使用的记载,许多出土文物表明5000年前我们祖先就会用粘土、淀粉和香松等天然产物做胶粘剂,4000千多年前就会用生漆做胶粘剂和涂料制造器具,3000年前的周朝已用动物胶作木船的填缝密封胶,两千年前的秦朝用糯米浆与石灰作砂浆粘合长城的基石,使万里长城成为中华民族伟大文明的象征之一,公元前200年东汉时期用糯米浆糊制成棺木密封胶,配以防腐剂,使马王堆古尸出土时肌肉及关节仍有弹性,足见中国胶接技术之高超。1958年我国建立起自己的合成胶粘剂工业,目前我国已能生产环氧、酚醛、氨基树脂、聚氨酯、有机硅、橡胶和丙烯酸酯等各类合成胶粘剂,品种已达1500余种1982年在北京举办的全国胶粘剂新产品展览会上,已展出了13个省市110个单位研制的600多种产品。可以预计,党的十五大之后,随着国民经济和科学技术的蓬勃发展,我国胶粘剂工业一定出现更令人可喜新局面。2.国内外概况据资料报道，胶黏剂全球市场极大，1995年世界胶黏剂消费量达728万t，其中：北美地区270万t、南美13.5万t、欧洲279.5万t、亚太地区135万t、其它地区30万t。据专家预测2015年全球耗用胶黏剂将达844.5万t。 由此可见，无论国外还是国内，胶黏剂的发展速度都是较快的，用量也是可观的。因此该行业吸引了众多的企业家，在中国竟有600多家各种类型的胶黏剂生产厂，数量可谓世界第一。也正因为有众多的胶黏剂生产厂，所以在中国胶黏剂市场上竞争极其激烈。3密封胶黏剂存在的问题3.1密封胶质量问题3.1.1长时间内随着白油的不断析出，引起接缝胶体的过度收缩、刚硬、丧失位移能力，无法适应基材热胀冷缩的位移量造成开裂。3.1.2、肟型胶的特性：抗接缝位移开裂能力差。3.1.3、配方中交联剂含量少，不足以使密封胶反应生成完善的交联网络结构、存在结构缺陷，容易导致胶体开裂。 3.1.4、密封胶不是在有效期内使用。3.2应用方面的原因3.2.1、接缝设计不合理，接缝宽度小于6mm容易导致开裂。3.2.2、施胶过程中形成大量的气泡容易导致胶体开裂。3.2.3、肟型胶施胶太薄容易开裂。3.2.4、施胶厚薄不均匀容易导致胶体在薄的地方开裂。3.2.5、基材表面温度过高或过低时施工，胶固化后胶体容易开裂。3.2.6、密封胶在固化过程中受到外力作用容易导致固化后胶体开裂。3.2.7、受到大的外力作用或基材产生大的形变，例如，地震、台风等，胶体可能开裂。3.2.8、三面粘结现象发生时，密封胶可承受的位移量会被限制在原设计位移量的15以内，容易导致胶体开裂。3.3适用性3.3.1、选用的密封胶的位移能力不能满足接缝位移要求。3.3.2、选用的密封胶的模量不符合接缝要求。3.3.3、粘结破坏。3.4应用性问题3.4.1、基材表面清洁方法不当、清洁使用的溶剂不合适；3.4.2、基材表面清洁达不到密封胶施打要求、施打密封胶时基材表面没有挥发干燥；3.4.3、使用的底漆不当或底漆在使用前已经失效；3.4.4、基材表面涂刷的底漆过量、施打密封胶时基材表面没有挥发干燥；3.4.5、密封胶在施打过程中接口内的密封胶没有充分压实；3.4.6、密封胶与基材的接触面积过小而无法保证密封胶与基材的粘结性(接口设计不合理)；3.4.7、密封胶在固化过程中受到外界影响，比如风荷载作用、基材的热胀冷缩等；3.4.8、施工时环境温度低于5造成基材表面结露和暗露。3.5适用性问题3.5.1、石材幕墙没有做污染性试验，无法确定密封胶是否会污染基材；3.5.2、金属、石材幕墙使用酸性胶会导致胶与基材发生化学反应；3.5.3、玻璃幕墙中玻璃与铝型材的粘结使用酸性胶，镀膜玻璃镀膜面的粘结使用酸性胶都会导致粘结失败；3.5.4、开工前没有做相容性测试、粘结性测试而无法保证密封胶与基材的粘结性。化学上不相容的装配附件（如：密封条、间隔条、衬垫条、固定块等）和密封胶接触将会导致密封胶变色或使密封胶和基材失去粘结性。3.6质量问题密封胶固化后的位移能力、模量、伸缩性达不到使用要求。4发展趋势及前景4.1品种日新月异产品逐年聚增现代化工业迅速发展,天然胶粘剂不论在品种、性能,还是产量方面均不能满足大工业发展和人类生活的需要,本世纪30年始,随着合成高分子材料的发展,出现了合成胶粘剂,如今合成胶粘剂已占整个胶粘剂产量的80%。近20年来,国内外胶粘剂及其技术理论发展十分惊人,可谓品种日新月异,性能指标不断推陈出新,产量逐年剧增,应用愈来愈广泛。例如,日本的三建()公司80年代就有1700余种,德国汉高()公司超过1000种,美国杜邦()公司有500种,英国博斯帝克()公司达450种,我国1982年超过600种,1984年达1847种,1985年达3500种,目前主要胶粘剂,国外有的,我国基本也有,性能也相差无几,但价格和应用上差别较大。从世界角度看,胶粘剂不仅品种和产量增加很快,而且性能也显著提高。仅以古老品种环氧树脂而言,已取得长足进步,日本研制的耐高温环氧胶,200固化后,最高使用温度可达537,法国研制的环氧胶,室温固化后可在300使用,我国也研制出350下使用的耐高温环氧胶,现在环氧胶固化速度已大大加快,已有2-3分钟凝胶,10分钟左右可达固定强度的品种,适用应急修补,以液体活端基橡胶与环氧树脂并用,粘接铝合金,室温下固化,剪接强度达25 4829 40,剥离强度大于0 490 78。现已出现第二代环氧树脂胶粘剂,粘接强度比一般结构胶高2倍。以2-氰基丙烯酸脂为主体的瞬干胶发展很快,已研制出强度高,韧性好,抗冲击和用于粘接细孔材料的胶。第二代丙烯酸胶粘剂(),不仅固化速度快,而且强度更高,无需混合(可分别涂在被粘物表面),使用方便,且可用于油面粘接,最近国外已研制出耐热(180),气味也有很大改进。第三代丙烯酸脂()也早已研制出来,采用光引发粘接,即谓紫外固化胶粘剂。胶粘剂产量与日俱增,70年代世界主要工业国家胶粘剂生产增长率为5%10%,80年代以来呈现蓬勃发展势头,如美国,胶粘剂产值达39 9亿美元,占世界胶粘剂市场的40%,直至1994年,年均增长率为4 5%,日本1996年胶粘剂产量比1985年增长5 1%达77 9万吨。4.2生产与科研紧密结合,现今国内外许多中型以上胶粘剂生产厂均附设科研机构,主要结合本厂生产实际和主市场需要,开发第二代和第三代新产品,研究自己的技术诀窍,在性能和成本上下功夫,开创独具特色的新品种,我国已出现生产厂,大专院校,科研院所,粘接学会(或协会)密切结合的新局面,科研工作直接或间接为生产服务,研究课题可以来自生产实际,来自产品国产化要求,也可以由研究人员,在查阅文献市场调查的基础上,自己提出,胶粘剂是一种复杂体系,除了基料外,还要有其他组分,某些组分间作用可能是相反,且处于胶粘剂体系内,这就要求科技人员在配方设计中必须进行科学的综合平衡,以求配方获得力学上稳定,主要功能最优,其他功能均能满足要求。中试生产和放大生产可以到生产厂进行,检验实验室研究成果的实用性和工艺合理性,不断完善产品性能指标。4.3研究新的粘接技术和工艺微胶囊技术:发展单组分包装的胶粘剂,一直为人们所关注,通常采用两个途径,即一是用潜伏性固化剂提高贮存期;另一途径是将固化剂或促进剂包封在微胶囊中,配制成稳定的单组分胶液,使用时微微加压胶囊破裂,固化剂或促进剂与主体胶接触迅速固化。改进涂胶技术:由于水基胶粘度低,应用受到限制,采用双液混喷新技术,可获满意效果,其中一液是以丙烯酸乳液为主剂,另一液是能使乳液产生凝聚的有机金属盐溶液,涂布时采用双头喷雾枪,在空中混合,涂布于被粘接物表面,很快凝聚,产生初粘力,达到与溶剂型相似的效果,此技术目前用于汽车顶板、水箱、冷库隔热层的粘接。目前有些国家正在本着节能、快速固化、无公害的原则,大力采用紫外线或电子束固化新工艺,由于紫外线能量低,穿透力差,故要求被粘物要具有透光性,并加光引发剂吸收紫外线,形成激发态分子或活性自由基,从而导致不饱和高聚物进行接枝、交联等反应达到固化目的。4.4生产规模中小型化产品追求高附加值胶粘剂属于精细化学品,生产属精细化工范畴,特点是生产量小,需求品种多,产品更新换代快,适宜中小型企业生产,中小型企业可随社会需求及时灵活调整,据报导各国胶粘剂生产厂职工在百人以下的占50%以上,千人以上的大厂绝大多数属于兼营,如美国的公司,3公司,公司等,有些国家本身无资源,在世界石油危机,价格猛提的形势下,迫使它们生产高附加值产品,如氰基丙烯酸酯瞬干胶,热熔胶,工程结构等特种胶,以求利用高难技术增强在国际市场上的竞争力,获取优势。4.5基础理论研究日受重视胶粘技术历史悠久,但胶粘机理、界面化学等基础理论研究工作是近年来才开始的,特别是近20年来,国内外研究者对胶接原理,提出多种学说,如机械论、吸附论、扩散论、静电(电子)论、弱界面层理论、化学键理论、分子理论、电磁理论和配价键理论等,但由于胶接过程是一个复杂的物理化学过程,胶接强度不仅取决于胶粘剂性质和被粘表面的胶接特性,而且和接头设计,接头成型工艺等密切相关,还受周围环境的影响,各种相关因素的变化都会影响接头胶接强度和测试结果,给揭示胶接机理带来困难,用上述任何一个理论都不能圆满解决胶接过程的复杂现象,而只能说明部分现象和问题,更不能完全说明材料的化学结构与胶接特性之间的定量关系,这些都需理论研究的进一步深化。实践证明,重视基础理论研究,从胶接机理上弄清胶接本质,在基础理论指导下,胶粘剂研制工作者方可研制出性能更高,用途更广泛新胶粘剂,基础理论研究是长远起作用的,在重视应用研究的同时更应重视基础理论研究,占领制高点,掌握主动权,将胶粘剂工业不断推向新台阶。4.6市场动态走向4.6.1木材加工业仍是应用大户随着现代木材加工业的进展,木材胶粘剂用量日益扩大增多,木材胶粘剂已成为木材加工业及木器制造业的支柱,如胶合板、木屑板、装饰板、家具和办公用品等都大量使用胶粘剂,全世界木材胶粘剂产量占胶粘剂总产量的3/4,如美国约60%的合成胶粘剂用于木材加工业,俄罗斯为79%,日本为75%,在我国60%70%的胶粘剂也用于木材加工业。4.6.2特种胶粘剂日受青睬胶粘剂作为一种新的联接材料已在宇航、汽车、造船、机械制造、无线电和电器仪表等许多领域获得广泛应用,然而,由于科学技术迅速发展,对胶粘剂性能指标提出了一些更高要求,如良好的导电性,耐酸碱性,优良的光学性能,真空密封性能,应变传递性能以及对生物体组织有较佳的适应性能等,特种胶粘剂就是具有上述某种性能的一类胶粘剂。特种胶粘剂具有独特作用,日受青睬,如阿波罗飞船上的指挥舱登月舱用的钛铝合金蜂窝夹层结构,采用耐高温的环氧-酚醛胶粘剂合,卫星与飞船飞越或重返大气层时,外表的耐高温烧蚀材料与容器的固定,火箭液体燃料,-235时保温材料与容器固定,其中的耐高温胶粘剂与超低温胶粘剂是必不可少的重要材料,价格多贵也得用。常见特种胶粘剂还有真空胶粘剂、应变胶粘剂、导电胶粘剂、光学胶粘剂、耐酸碱胶粘剂和医用胶粘剂等。参考文献：1 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