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膠粘劑發展、分類與應用(最后一種亮了)

2021/4/30 14:20:53??????點擊:

     伴隨著生產和生活水平的提高,普通分子結構的膠粘劑已經遠不能滿足人們在生產生活中的應用,這時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。在工業企業現代化的發展中,設備的集群規模和自動化程度越來越高,同時針對設備的安全連續生產的要求也越來越高,傳統的以金屬修復方法為主的設備維護工藝技術已經遠遠不能滿足針對更多高新設備的維護需求,對此需要研發更多針對設備預防和現場解決的新技術和材料,為此誕生了包括高分子復合材料在內的更多新的膠粘劑,以便解決更多問題,滿足新的應用需求。

      正基于此,二十世紀后期,世界發達國家以美國公司為代表的研發機構,研發了以高分子材料和復合材料技術為基礎的高分子復合型膠粘劑,它是以高分子復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合材料,它是在高分子化學、膠體化學、有機化學和材料力學等學科基礎上發展起來的高技術學科。它可以極大解決和彌補金屬材料的應用弱項,可廣泛用于設備部件的磨損、沖刷、腐蝕、滲漏、裂紋、劃傷等修復保護。高分子復合材料技術已發展成為重要的現代化膠粘劑應用技術之一。



種類


      據不完全統計,迄今為止已有6000多種膠粘劑產品問世,由于其品種繁多,組分各異,尚無統一的分類方法。按固化方式的不同可將膠粘劑分為熔融固化型、揮發固化型、遇水固化型、反應固化型。


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下進行粘合的一類膠粘劑。其中應用較普遍的為焊錫、銀焊料等低熔點金屬,棒狀、粒狀、膜狀的EVA(聚乙烯 醋酸乙烯)熱熔膠。


2、揮發固化型

      揮發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,從而固化形成粘接的一類膠粘劑。如水玻璃系列膠粘劑、***丁膠等。


3、遇水固化型

      遇水固化型膠粘劑是指遇水后即發生化學反應并固化凝結的一類物質。其中以石膏、各類水泥為代表。


4、反應固化型

      反應固化型膠粘劑是指由粘料與水以外的物質發生化學反應固化形成粘接的一類膠粘劑。磷酸鹽類膠粘劑、齒科膠泥、α ***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


1、耐溫性

      耐溫性是無機膠粘劑的優良特性之一。無機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℃范圍內使用。但無機高溫膠粘劑使用的主要骨料是鋯英砂和耐火土,鋯英砂價格較高,主要靠進口,耐火 土要以犧牲土地來取得,代價巨大。因此,尋找廉價易得的產品來取代傳統骨料以降低生產成本是當務之急。某些有機膠粘劑通過改性也已達到了耐高溫性能。例如,酚醛樹脂膠就能耐1500℃的高溫。市場對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展前景。


2、低污染性

      隨著全球環境的日益惡化,人們逐漸開始使用一些環保產品。膠粘劑雖然算不上一類龐大的化工產品,但對環境的危害也不容忽視。那些非環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。在發達國家早已禁用,但在中國由于其價格低廉,所以仍有相當的市場份額。但其用量已逐漸減少,不久將會全部淘汰。如何通過改性使非環保型的膠粘劑變為環保型膠粘劑是勢在必行的工作。日本公司已經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***粘合劑含有能引起人體過敏反應的甲醛,此粘合劑的強度、耐水性和成本與蜜***粘合劑相近。在環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,例如***基、羥基、脲基等。用雙羥基與醚反應,合成含有羥甲基的聚酯作為基體,生產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,生產含有極性的,對水敏感的膠粘劑,能在水的作用下發生水解,在進行廢棄處理時降低或消除對環境的污染


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雖然可實現快速連接,但卻因對材料部件打空或局部加熱而對材料有所破壞,并在使用中不能避免應力集中。相比之下,粘接技術是一種非破壞性連接技術,并因粘接界面整體承受負荷而提高負載能力,延長了使用壽命。


4、輕質性

      膠粘劑的密度較小,大多在0.9~2之間,約是金屬或無機材料密度的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、導彈上,甚至汽車、航海上,都有減輕自重,節省能源的重要價值。



應用


      膠粘劑除了能應用于傳統的粘接以外還有一些新的、巧妙的應用。


1、防腐蝕

      艦船的蒸汽管多采用包硅酸鋁外加石棉來達到絕熱目的,但是由于泄漏或冷熱交替產生冷凝水,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,形成類搪瓷結構的敷層,其熱膨脹系數與管材相近,熱應力小,不會皸裂。在機械安裝中,構件常采用螺栓固定。由螺栓固定的器件長期***露于空氣中,會產生縫隙腐蝕。在機械工作過程中,有時會由于劇烈的震動使螺栓松動。為解決這一問題,可以在機械安裝中先將連接構件用無機膠粘劑粘結,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、生物醫用

      材料羥基磷灰石Ca10(PO4)6(OH)2(簡稱HA)生物陶瓷的組成接近于人體骨質的無機成分,具有良好的生物相容性,能與骨形成牢固的化學結合,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燒結溫度下粘接在一起,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例心臟手術的對比使用發現,使用Coseal外科手術比其他方法顯著地降低了手術粘連,隨后的前期臨床研究表明,Coseal密封膠水在心臟、婦科及腹部手術中均有巨大發展潛力[13]。膠粘劑在醫學方面的應用被譽為膠粘劑工業的新增長點。環氧樹脂或不飽和聚脂組成的結構膠水。當代國防技術中,隱身潛艇是海軍裝備現代化的標志之一。潛艇隱身的一種重要方法是在潛艇外殼敷設消聲瓦。消聲瓦是一種具有吸聲性能的橡膠。為實現消聲瓦與艇壁鋼板的牢固結合,則要依賴于膠粘劑。


3、軍事領域

坦克維修

      坦克發動機外殼產生裂紋是常見的疵病。由于金屬內部組織的缺陷、應力集中、疲勞、突出的外力作用往往引起發動機體外殼不同的部位產生裂紋。如果用焊接的方法解決這類問題,存在材質會變脆、變形、強度下降等缺點,同時還要損耗電能和設備。而采用特種粘接技術來處理這類裂紋,會取得快、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(或纖維復合材料)來減輕艇體的自重和提高艇體的強度。因此,制造這種小艇時大量使用與玻璃鋼相同的


用于軍用飛機輕型轟炸機

      主要以亞音速或跨音速飛行,機身、機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。鉚接蒙皮如此薄的結構是很困難的,而采用膠接結構,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度損失、減少工裝、縮短裝配周期,而且增加了結構抗腐蝕性、耐疲勞特性以及破損安全性?,F代高性能軍用飛機,機翼整體油箱或機身整體油箱的密封需要用到膠粘劑。殲敵機的座艙有機玻璃與滌綸帶間的粘接密封,需要高性能的膠粘劑。


導彈彈頭熱防護層粘接

      導彈彈頭為抵抗載入時的惡劣環境,要在結構層(輕金屬合金材料、特種碳纖維復合材料)外加上熱防護層(無機復合材料、特種樹脂基復合材料)。熱防護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

       對陸軍地面******來說,主要是8~14μm紅外熱像儀的威脅,實現紅外隱身主要途徑是研制具有不同發射率的紅外迷彩涂料,通過涂層的不同發射率,對目標外形進行有效的紅外圖像分割,達到目標與背景相融合的目的。從紅外隱身涂料的研究內容來看,高透明膠粘劑是采取的技術途徑之一,利用樹脂在8~14μm的紅外大氣層窗口不含有吸收基團來實現膠粘劑本身在紅外窗口的低輻射特殊性。雷達涂料是一種能夠吸收電磁波,降低目標雷達特征信號,使其具有難以被發現、識別的功能材料,是實現******裝備雷達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械性能和施工性能。


防恐反恐

      美國桑迪亞國家實驗中心為保存放在倉庫中的核彈頭而專門設計了2種超級膠粘劑。一種是使用壓力***發射的膠粘劑,聽不到聲音而無法活動,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膠粘劑??梢灶A見,這類超級膠粘劑在未來的戰場上將大有用武之地。


▲由于膠粘劑具有可以實現同種或異種材料的連接、接頭部位無應力集中、粘接強度高、易于實現化合自動化操作等優點,廣泛應用于國民經濟中的各個領域,已成為國民經濟發展不可或缺的化工產品。國民經濟的高速發展也為膠粘劑行業的發展提供了廣闊的空間,我國現已成為膠粘劑和膠粘帶的生產大國和消費大國,所以需要不斷研發創新環保型產品,以滿足膠粘劑行業需求。


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