胶粘剂_纺织百科
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胶粘剂

  胶接(粘合、粘接、胶结、胶粘)是指同质或异质物体表面用胶粘剂连接在一起的技术,具有应力分布连续,重量轻,或密封,多数工艺温度低等特点。胶接特别适用于不同材质、不同厚度、超薄规格和复杂构件的连接。胶接近代发展最快,应用行业极广,并对高新科学技术进步和人民日常生活改善有重大影响。因此,研究、开发和生产各类胶粘剂十分重要。带 、模切胶带、其他
料与不同材料之间界面胶接问题。粘接是不同材料界面间接触后相互作用的结果。因此,界面层的作用是胶粘科学中研究的基本问题。诸如被粘物与粘料的界面张力、表面自由能、官能基团性质、界面间反应等都影响胶接。胶接是综合性强,影响因素复杂的一类技术,而现有的胶接理论都是从某一方面出发来阐述其原理,所以至今全面唯一的理论是没有的。
熔融态胶粘剂,而不溶于固化后的胶粘剂时,会在固体化后的胶粘形成另一相,在被粘体与胶粘剂整体间产生弱界面层(WBL)。产生WBL除工艺因素外,在聚合物成网或熔体相互作用的成型过程中,胶粘剂与表面吸附等热力学现象中产生界层结构的不均匀性。不均匀性界面层就会有WBL出现。这种WBL的应力松弛和裂纹的发展都会不同,因而极大地影响着材料和制品的整体性能。
到被粘物表面的缝隙或凹凸之处,固化后在界面区产生了啮合力,这些情况类似钉子与木材的接合或树根植入泥土的作用。机械连接力的本质是摩擦力。在粘合多孔材料、纸张、织物等时,机构连接力是很重要的,但对某些坚实而光滑的表面,这种作用并不显著。
为20℃。
  b. 对丙烯酸酯类产品,如温度越高储存期越短。
  c. 对水基类产品如温度在零下1℃以下,直接影响产品质量。
  2.强度
  a. 世界上没有万能胶,不同的被粘物,最好选用专用胶粘剂。
  b. 对被粘物本身的强度低,那么不必选用高强度的产品,否则,将大材小用,增加成本。
  c. 不能只重视初始强度高,更应考虑耐久性好。
  d. 高温固化的胶粘剂性能远远高于室温固化,如要求强度高、耐久性好的,要选用高温固化胶粘剂。
  e. 对a氰基丙烯酸酯胶(502强力胶)除了应急或小面积修补和连续化生产外,对要求粘接强度高的材料,不宜采用.
  3. 其他
   a.白乳胶和脲醛胶不能用于粘金属.
  b.要求透明性的胶粘剂,可选用聚氨酯胶、光学环氧胶,饱和聚酯胶,聚乙烯醇缩醛胶。
  c.胶粘剂不应对被粘物有腐蚀性。如:聚苯乙烯泡沫板,不能用溶剂型氯丁胶粘剂。
  d.脆性较高的胶粘剂不宜粘软质材料。
  4.胶粘剂在使用时注意事项:
  a.对AB组份的胶粘剂,在配比时,请按说明书的要求配比。
  b.对AB组份的胶粘剂,使用前一定要充分搅拌均匀。不能留死角,否则不会固化。
  c.被粘物一定要清洗干净,不能有水份(除水下固化胶)。
  d.为达到粘接强度高,被粘物尽量打磨,
  e.粘接接头设计的好坏,决定粘接强度高低。
  f.胶粘剂使用时,一定要现配现用,切不可留置时间太长,如属快速固化,一般不宜超过2分钟。
  g.如要强度高、固化快,可视其情况加热,涂胶时,不宜太厚,一般以0.5mm为好,越厚粘接效果越差。
  h.粘接物体时,最好施压或用夹具固定。
  i.为使强度更高,粘接后最好留置24小时。
  j.单组份溶剂型或水剂型,使用时一定要搅拌均匀。
  k.对溶剂型产品,涂胶后,一定要凉置到不大粘手为宜,再进行粘合。

胶粘剂的环保问题

  科学技术迅速发展,工业现代化和城市人口集中,带来了日益严重的环境污染,尤其是化学物质污染引起的环境和生态危机,已成为影响国民经济和社会发展的重要因素。胶粘剂工业突飞猛进的发展,为社会提供了许多新胶种,同时也给环境带来了新的污染问题。胶粘剂的功能和应用己受到广泛重视,而胶粘剂的环保问题却往往被人所忽视。但在环境意识和健康意识日益提高的今天,对胶粘剂的环保问题的要求将愈加严格,保护环境显得更为重要,生产单位应制造出环保型绿色胶粘剂,使用者则渴望能用上无毒无害的胶粘剂。因此,非常需要了解胶粘剂的环保问题。
  1 胶粘剂的环保问题
  胶粘剂的环保问题主要是对环境的污染和人体健康的危害,这是由于胶粘剂中的有害物质,如挥发性有机化合物、有毒的固化剂、增塑剂、稀释剂以及其他助剂、有害的填料等所造成的。
  1.1 挥发性有机化合物
  挥发性有机化合物(VOC)在胶粘剂中存在的很多,如溶剂型胶粘剂中的有机溶剂;三醛胶 (酚醛、脲醛、三聚氰胺甲醛)中的游离甲醛;不饱和聚酯胶粘剂中的苯乙烯;丙烯酸酯乳液胶粘剂中的未反应单体;改性丙烯酸酯快固结构胶粘剂中的甲基丙烯酸甲酯;聚氨酯胶粘剂中的多异氰酸酯;α一氰基丙烯酸酯胶粘剂中的二氧化硫; 4115建筑胶中的甲醇;丙烯酸酯乳液中的增稠剂氨水等。这些易挥发性的物质排放到大气中,危害很大,而且有些发生光化作用,产生臭氧,低层空间的臭氧污染大气,影响生物的生长和人类的健康。有些卤代烃溶剂则是破坏大气臭氧层的物质。有些芳香烃溶剂毒性很大,甚至有致癌性。甲基丙烯酸甲酯、二氧化硫、乙胺等刺激性气味大,可谓污染之毒,恶化了大气环境。
  1.2 有毒的固化剂机增塑剂
  芳香胺类固化剂毒性甚大,有的还会引起膀胱癌,如间苯二胺等。增塑剂磷酸三甲酚酯毒性极大。近年来,关于邻苯二甲酸酯类增塑剂的有害性争议彼起此伏,过去认为邻苯二甲酸二丁酯 (DBP)和邻苯二甲酸二辛酯(DOP)是无毒无害的,如今则发现DBP和DOP对人体健康有害,吸人人体后会使内分泌失调。动物试验表明,尤其对肝脏和肾脏有伤害作用,甚至可能致癌。除了接触食品用的胶粘剂,一般胶粘剂中使用DBP和 DOP问题不会很大,但也应当引起注意。
  1.3 有毒害的填料
  胶粘剂使用的填料品种很多,有些也会造成毒害,如石棉粉纤维非常纤细,对环境污染严重,是一种厉害的致癌物质。粉尘随风飞扬,通过呼吸道和毛细孔进人人体,可积累在肺中,导致肺癌、支气管癌、间皮瘤等。石棉引起的疾病潜伏期相当长,甚至可达40年之久,日本称石棉为“静静的定时炸弹”。长期吸入石英粉会引起矽肺。含有毒重金属(铅、铬、镉)的填料或颜料对人体的危害也是很严重的。
  1.4 有毒有害的助剂
  当胶粘剂用的基础树脂(或橡胶)被确定之后,胶粘剂的配制和应用性能在很大程度上取决于所用助剂的调节改性作用,必须注意一些助剂的毒性,防老剂D已被确认有致癌性,BHT致癌嫌疑犹存。MOCA、偶氮二异丁腈(AIBN)、二月桂酸二丁基锡都有较大的毒性。
  2 胶粘剂中的污染物与危害
  很多胶粘剂都不同程度地存在着对环境污染的潜在因素,只有清楚地了解其中的污染物类型及危害,才能设法消除与防止。胶粘剂中的有害物质主要是苯、甲苯、甲醛、甲醇、苯乙烯、三氯甲烷、四氯化碳、1,2一二氯乙烷、甲苯二异氰酸酯、间苯二胺、磷酸三甲酚酯、乙二胺、二甲基苯胺、防老剂D、煤焦油、石棉粉、石英粉等。对具体品种胶粘剂中的有害物质简要分析如下。
  2.1环氧树脂胶粘剂
  环氧树脂胶粘剂中的有害物质是芳香胺、乙二胺、二甲基丙胺、顺酐、十二烯基丁二酸酐等固化剂;磷酸三甲酚酯、DBP、DOP等增塑剂; 501、690、丁二烯双环氧、环氧化苯乙烯、乙烯基环己烯双环氧(YJ一132)、煤焦油等稀释剂;石英粉、石棉粉、三氧化二铬、铬酸锌、氧化铍等填料。芳香胺类物质如间苯二胺、二氨基二苯甲烷等能诱发泌尿系统的癌症如膀胱癌等。乙二胺刺激眼睛、皮肤和粘膜,并被皮肤吸收,引起中毒,且影响女性生育,空气中最高容许浓度25mg? m—3。顺酐有强烈的刺激性,LD50400mg?kS-1。磷酸三甲酚酯为剧毒物质,能引起中枢神经系统弛缓或痉挛性瘫痪,空气中最高容许浓度0.1mg? m—3。501稀释剂对皮肤有过敏现象。690稀释剂对皮肤有强烈过敏中毒作用。丁二烯双环氧毒性最大,LD5088mg?kg-1。乙烯基环己烯双环氧对皮肤有刺激性,还能使白鼠产生肉瘤。煤焦油对环境和人体都有较大危害。1998年发现广州一些石英粉厂,工作了两年的工人就得了矽肺病,有的只干半年便觉体力大为下降。据资料报道,矽肺的潜伏期为15年。
  2.2 酚醛树脂胶粘剂
  酚醛树脂胶粘剂中的游离苯酚和甲醛等,会污染环境,危及健康。苯酚蒸气有刺激性,接触皮肤能引起中毒,吸入后会损害肾脏、空气中最高容许浓度为5ppm。酚醛树脂胶粘剂用的固化剂六次甲基四胺也有较大的毒性。 2.3 脲醛树脂胶粘剂脲醛树脂胶粘剂最严重的问题是在生产、固化和制品使用过程中都会不断地释放甲醛,污染生态环境,危害人体健康。甲醛非常难闻,有强烈的刺激性、窒息性气味,对眼、鼻有强烈的刺激作用。使人流泪、过敏。吸人甲醛蒸气会引起恶心、鼻炎、支气管炎和结膜炎,接触皮肤会引起过敏或皮炎。美国环保局于1987年宣布甲醛可能对人体有致癌作用[6,7]。空气中最高容许浓度为 5mg?m-3。
  2.4 聚氨酯胶粘剂
  聚氨酯胶粘剂中的有害物质为异氰酸酯、 MOCA、二月桂酸二丁基锡。多异氰酸酯胶粘剂中的溶剂氯苯毒性很大。游离的甲苯二异氰酸酯 (TDI)对皮肤、眼睛、粘膜有强烈的刺激性,空气中最高空许浓度为0.14mg?m-3。关于MOCA的致癌性尚有争议。
  2.5 α-氰基丙烯酸酯胶粘剂
  α-氰基丙烯酸酯胶粘剂的阻聚剂:二氧化硫 (S02)。具有刺激性臭味,会造成大气污染。对眼睛和呼吸道有强烈的刺激作用,大量吸入可引起肺水肿、喉水肿、声带痉挛而窒息。
  2.6 厌氧胶粘剂
  厌氧胶粘剂所用的固化促进剂N,N—二甲基苯胺和二甲基对甲基苯胺都有一定的致癌性。
  2.7 改性丙烯酸酯快固结构胶粘剂
  改性丙烯酸酯快固结构胶粘剂又称SGA胶,普遍使用甲基丙烯酸甲酯(MMA)为活性单体,虽然毒性甚微,但臭味很大,难以忍受,污染环境,氧化还原体系中的还原剂如N,N—二甲基苯胺、N,N—二乙基苯胺,N,N-—二甲基对甲苯胺、N,N-—二异丙基对甲苯胺等芳香胺类物质,能引发膀胱癌。
  2.8 不饱和聚酯胶粘剂
  不饱和聚酯胶粘剂常用的交联单体苯乙烯具有刺激性臭味,过去一直认为其毒性比苯小。 1996年,世界卫生组织(WHO)的国际癌症研究小组对苯乙烯进行深入的研究后得出结论,苯乙烯的确有致癌作用[2]。呼吸苯乙烯气体会使人产生淋巴瘤,造血系统瘤和非瘤疾病,尤其是中枢神经系统的疾病,后者具有潜伏性。随着呼吸苯乙烯气体时间的持续和剂量的积累,致使危险性更大。苯乙烯挥发,造成了对环境的污染和健康的危害。不饱聚酯胶粘剂的促进剂,N,N—二甲基苯胺和N,N--二乙基苯胺除本身有致癌性,加热时还会分解出苯胺气体,接触苯胺的人患膀胱癌是一般人的30倍。
  2.9 氯丁橡胶胶粘剂
  氯丁胶粘剂主要是溶剂型胶粘剂,包括普通氯丁胶粘剂和接枝氯丁胶粘剂,其中苯、甲苯、混合苯、二氯乙烷、三氯甲烷、三氯乙烯、四氯化碳、正己烷、溶剂汽油、接枝单体MMA、防老剂D等都对环境有污染,对人体有毒害。苯的蒸气具有芳香味,却对人有强烈的毒性,吸入和经皮肤吸收都可中毒,使人眩晕、头痛、乏力,严重时因呼吸中枢痉挛而死亡。苯被列为致癌物质,长期接触有可能引发膀胱癌。空气中最高容许浓度为40mg?m-3。甲苯具有较大毒性,对皮肤和粘膜刺激性大,对神经系统作用比苯强,长期接触有引起膀胱癌的可能,但甲苯能被氧化成苯甲酸,与甘氨酸生成马尿酸,能从尿中排出,故对血液并无毒害。空气中最高容许浓度100mg?m-3。
  1,2一二氯乙烷高毒,对皮肤和粘膜有刺激性,可致人以昏迷,美国环保局将其列为致癌物质,空气中最高容许浓度25mg?m-3。三氯甲烷具有麻醉性,被认为是致癌物质,在日光、氧气和湿气中,特别是与铁接触时则反应生成剧毒的光气。空气中最高容许浓度240mg? m-3。四氯化碳溶解氯丁橡胶的溶液粘度很大,容易挥发,且不燃烧,但毒性极大,有强烈的刺激性和麻醉性,空气中最高容许浓度25rng?m-3。氯化溶剂除了对健康的危害,还是破坏大气臭氧层的物质。正己烷过去曾有人误认为是无毒溶剂,其实也有一定的毒性,吸入蒸气可刺激上呼吸道粘膜,吸人高浓度可麻醉神经,引起中毒,严重时会造成麻痹,甚至瘫痪,大约0.5—1年。1997年在广东己出现严重中毒瘫痪事件。溶剂汽油对人体中枢神经具有麻醉作用,轻者出现头晕、头痛、乏力、肢体震颤,神经不宁等麻醉症状;重者则很快出现昏迷、抽搐、痉挛、脉弱、血压降低、体温变化等症状,以到因呼吸麻醉而死亡。空气中最高容许浓度0.02% (V01)。
  2.10 4115建筑胶
  4115建筑胶是由醋酸乙烯在甲醇中聚合而得的聚醋酸乙烯和滑石粉、轻质碳酸钙、石棉粉等配制而成。甲醇在人体内有明显的蓄积作用,并缓慢地氧化成甲醛及甲酸,破坏细胞内氧化作用,严重中毒者还可发生脑水肿。早醇对中枢神经系统有较严重的中毒作用,损害视神经和视网膜,先有视觉模糊,然后致盲。正常人一次饮用4— 10g纯甲醇可引起严重中毒,饮用7—8g可导致失明,饮用30—100g就会死亡。
  2.11 107胶
  107胶是由聚乙烯醇水溶液与甲醛溶液在盐酸催化下进行缩合反应后中和而制得的水溶性胶粘剂,其中含有游离甲醛,基本上都超标,对环境严重污染,对健康十分
  有害。
  2.12 溶剂型压敏胶
  橡胶型或丙烯酸酯溶剂压敏胶都使用大量的甲苯和其他易挥发性有机溶剂,溶剂挥发,气味四溢,既污染了周围环境,更损害了人体健康。
  2.13 溶剂型纸塑复合胶
  目前所用的复膜胶粘剂,多数为有机溶剂型,以甲苯、醋酸乙酯、溶剂汽油等为混合溶剂,约占总胶量的60%以上,这些有机溶剂挥发到大气中,严重地污染环境和危害健康。
  2.14 PVC塑溶胶
  PVC塑溶胶是由PVC糊树脂经邻苯二甲酸酯类塑化而制得。糊树脂中残留有氯乙烯单体致癌物质,邻苯二甲酸酯类增塑剂对人有低毒性,对小鼠有致畸胎性。

胶粘剂的选择

  1、选择胶粘剂的原则
  (1)考虑胶接材料的种类性质大小和硬度;
  (2)考虑胶接材料的形状结构和工艺条件;
  (3)、考虑胶接部位承受的负荷和形式(拉力、剪切力、剥离力等);
  (4)考虑材料的特殊要求如导电导热耐高温和耐低温。
  2、胶接材料的性质
  (1) 金属:金属表面的氧化膜经表面处理后,容易胶接;由于胶粘剂粘接金属的两相线膨胀系数相差太大,胶层容易产生内应力;另外金属胶接部位因水作用易产生电化学腐蚀。
  (2) 橡胶:橡胶的极性越大,胶接效果越好。其中丁腈氯丁橡胶极性大,胶接强度大;天然橡胶、硅橡胶和异丁橡胶极性小,粘接力较弱。另外橡胶表面往往有脱模剂或其它游离出的助剂,妨碍胶接效果。
  (3) 木材:属多孔材料,易吸潮,引起尺寸变化,可能因此产生应力集中。另外,抛光的材料比表面粗糙的木材胶接性能好。
  (4)塑料:极性大的塑料其胶接性能好。
  (5)玻璃:玻璃表面从微观角度是由无数部均匀的凹凸不平的部分组成.使用湿润性好的胶粘剂,防止在凹凸处可能存在气泡影响.另外,玻璃是以si-o-为主体结构,其表面层易吸附水.因玻璃极性强,极性胶粘剂易与表面发生氢键结合,形成牢固粘接.玻璃易脆裂而且又透明,选择胶粘剂时需考虑到这些.
  3、胶粘剂的特点和选择
  (1). 连接各种弹性模量和厚度不同的材料尤其是薄材料;
  (2). 胶接表面光滑,气动性良好;
  (3). 密封性能好,腐蚀性能好;
  (4). 延长胶接件的使用寿命和减轻胶接件重量;
  (5). 劳动强度低,成本少,生产效率高;
  (6). 非导电胶耐热抗震绝缘,其中:
  a、 改性环氧树脂柔韧性的大小顺序为:环氧-聚硫>环氧-聚酰胺>环氧-胺固化剂;
  b、 改性酚醛柔韧性的大小顺序为:酚醛-聚酰胺>酚醛-聚醋酸乙烯酯>酚醛-环氧;

胶粘剂的发展史

  伴随着生产和生活水平的提高,普通分子结构的胶粘剂已经远不能满足人们在生产生活中的应用,这时高分子材料和纳米材料成为改善各种材料性能的有效途径,高分子类聚合物和纳米聚合物成为胶粘剂重要的研究方向。在工业企业现代化的发展中,设备的集群规模和自动化程度越来越高,同时针对设备的安全连续生产的要求也越来越高,传统的以金属修复方法为主的设备维护工艺技术已经远远不能满足针对更多高新设备的维护需求,对此需要研发更多针对设备预防和现场解决的新技术和材料,为此诞生了包括高分子复合材料在内的更多新的胶粘剂,以便解决更多问题,满足新的应用需求。
  正基于此,二十世纪后期,世界发达国家以美国福世蓝(1st line)公司为代表的研发机构,研发了以高分子材料和复合材料技术为基础的高分子复合型胶粘剂,它是以高分子复合聚合物与金属粉末或陶瓷粒组成的双组分或多组分的复合材料,它是在高分子化学、胶体化学、有机化学和材料力学等学科基础上发展起来的高技术学科。它可以极大解决和弥补金属材料的应用弱项,可广泛用于设备部件的磨损、冲刷、腐蚀、渗漏、裂纹、划伤等修复保护。高分子复合材料技术已发展成为重要的现代化胶粘剂应用技术之一。[1]
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