胶黏剂的发展趋势讲义

胶黏剂的发展趋势讲演人：聂明2012.11.13第一页，共四十二页。胶黏剂的历史粘土、浆糊胶水、固体胶、乳胶漆等工程胶、耐高温胶等第二页，共四十二页。胶黏剂的应用领域传统领域：建筑及装修、包装业、木工、纸加工与书本装订、制鞋与皮革、纤维与服装等····新型领域：国防、生命科学等····胶粘剂市场常被称为隐形的市场，大家平时很少能看到，但实际上用的非常多。第三页，共四十二页。最有前途的胶黏剂1、聚氨酯胶黏剂2、水性胶黏剂3、环氧树脂型胶黏剂4、淀粉胶黏剂5、有机硅胶黏剂第四页，共四十二页。1、聚氨酯胶黏剂概念：聚氨酯胶粘剂是指在分子链中含有氨基甲酸酯基团（－NHCOO－）或异氰酸酯基（－NCO）的胶粘剂。应用领域：与含有活泼氢的基材，如泡沫、塑料、木材、皮革、织物、纸张、陶瓷等多孔材料，以及金属、玻璃、橡胶、塑料等表面光洁的材料都有优良的化学粘接力第五页，共四十二页。发展史：a、1937年，德国化学家Bayer—聚氨酯工业的奠基人，与其同事发现异氰酸酯能与含活泼氢的化合物发生反应，如二异氰酸酯与二元胺反应能制成有强度的聚合物，从而奠定了聚氨酯化学基础，并首次利用异氰酸酯与多元醇化合物制得聚氨酯树脂。b、第二次世界大战期间，德国拜耳公司用4，4‘，4’—三苯基甲烷三异氰酸酯胶接金属和合成橡胶获得成功，应用于坦克的履带上，使聚氨酯胶黏剂首次工业化。第六页，共四十二页。c、日本于1954年引进德国和美国聚氨酯技术，1960年生产聚氨酯原料，1966年开始生产聚氨酯胶黏剂。1975年日本光洋公司开发成功“乙烯类聚氨酯”水性胶黏剂，于1981年投入工业化生产。目前日本聚氨酯胶黏剂的研究与生产十分活跃，与美国、西欧一起成为聚氨酯生产、出口大国。第七页，共四十二页。优点及缺点优点：①聚氨酯胶黏剂因含有极性很强、化学活泼性很高的异氰酸酯基和氨酯基，它与含有活泼氢的材料，如泡沫塑料、木材、皮革、织物、纸张、陶瓷等多孔材料和金属、玻璃、橡胶、塑料等表面光洁的材料都有着优良的化学胶接力。②调节聚氨酯树脂的配方可控制分子链中软缎与硬段比例及结构，制成不同硬度和伸长率的胶黏剂。③可加热固化，也可以室温固化。第八页，共四十二页。④固化属于加聚反应，没有副产物产生，因此不易使胶合层产生缺陷。⑤低温和超低温性能特别优良，超过所有其他类型的胶黏剂,其胶合层可在-196℃，甚至-253℃下使用。⑥具有良好的耐磨、耐水、耐油、耐溶剂、耐化学药品、耐臭氧及防霉菌等性能。缺点：在高温、高湿下易水解而降低胶合强度。第九页，共四十二页。用途（1）生活用品中的应用

与塑料薄膜具有良好接着性的聚氨酯树脂被用作食品包装用胶粘剂。还有在净水器的密封材、尿布等方面的应用，作为各种鞋的胶黏剂发挥着举足轻重的作用。（2）电子用品

具有优良耐磨耗性及附着性的聚氨酯胶粘剂在录音/录像带、电脑用磁盘及IC卡和电子乘车票等制造过程中，被作为各种记录媒体磁性材料的粘接剂，使记录密度得到提高。

第十页，共四十二页。

此外，聚氨酯绝缘密封清漆被用于制造漆包线。紫外线（UV）固化型聚氨酯被制成光纤电缆。近年，聚氨酯胶粘剂还被应用于移动电话的印刷线路等方面，并不断地被进一步开发应用以适应时代要求。第十一页，共四十二页。（3）铁路建设上的应用

无砟轨道铺设（高铁工程技术的发展方向）用胶将以国产聚氨酯胶粘剂产品为主,单轨每5米嵌入一个凸型挡台,每个挡台两边各需灌注聚氨酯胶粘剂约17.8kg,每公里双轨无砟轨道建设需聚氨酯灌封胶粘剂7吨以上。除了在铁路铺设方面外，高速列车的生产对于聚氨酯胶粘剂的使用需求也大大增加，聚氨酯在车辆上承担着玻璃粘接、地板粘接、嵌缝填充、密封防水等各种必不可少的作用，在车辆上，按照动车组CRH3为基础，单节车厢用聚氨酯胶约84.07L折算约合为109.3Kg，主要应用于车窗玻璃的粘接密封及部分填充部位的密封。第十二页，共四十二页。发展趋势1、水性聚氨酯胶黏剂2、硅烷改性聚氨酯胶黏剂

主要发展方向：聚氨酯胶黏剂新产品应向无溶剂、少溶剂、水基型、热熔型、UV固化型、反应性热熔型等环保方向发展。第十三页，共四十二页。水性聚氨酯胶黏剂

主要特点：

①以水为分散介质，使用安全方便，不污染环境，不含甲醛、苯酚等毒物。

②初粘性好、常温固化、耐水耐热性能优良。

③根据不同材料选择不同的主剂成分和交联剂，适应被胶接材范围广。

④近乎中性，不污染被胶接材。第十四页，共四十二页。硅烷改性聚氨酯胶黏剂主要特点：

兼有硅氧烷的固化工艺特性和聚氯酯骨架的力学性能，可借助硅烷基湿固化，不含游离异氰酸酯，属环保型制品；固化时无二氧化碳释放，胶层中不易产生气泡，收缩率低(<2％)。固化物非常柔韧；聚合物黏度较低，可容纳大量填料，以降低成本；耐候性和耐用性优良，抗UV射线，可在室外长期使用；模量低、伸长率高，可抵御摩天楼伸缩缝高位移(50％～100％)。其粘接对象广泛、环境友好、本身不易沾污、上漆性良好、贮存稳定。第十五页，共四十二页。2、水性胶黏剂水性胶黏剂就是以水为高聚物的分散介质,当高聚物溶于水,称为水溶性胶黏剂,而当高聚物借助乳化剂的作用,分散于水中,则称为水乳型胶黏剂。水性胶黏剂的优点有:对环境友好、无毒、不可燃、固含量高、可用现有的应用设备和设备较易清洗。第十六页，共四十二页。水乳型胶黏剂1、氯丁乳胶水性胶:氯丁乳胶水性胶是一种常用的水基产品，主要用于建材、家具以及汽车内部装修。杜邦公司在水基产品的研究方面一直处于领先地位，发展了多种离子型胶乳。离子型胶乳有较高的pH值,约为12～13，固含量为40%～60%，黏度在45～600mPa·s之间。第十七页，共四十二页。水乳型胶黏剂2、丁苯(SB)胶乳胶黏剂

SB胶黏剂是以苯乙烯—丁二烯共聚胶乳为基料的胶黏剂。胶黏剂皮膜性能决定于胶乳中苯乙烯结合量。苯乙烯含量在50%以下时,形成柔软的橡胶状皮膜。随着苯乙烯含量增加,弹性变差。故苯乙烯含量一般为20%～30%。聚合温度不同性能也异。高温(25～50℃)聚合的胶乳粘接性能好,低温下(10℃以下)聚合的胶乳胶黏剂,皮膜的强度高,低温柔软性良好,它主要用作纸涂层、地毯背衬及无纺布胶黏剂

。第十八页，共四十二页。水乳型胶黏剂3、丁腈(NB)胶乳胶黏剂它是以丙烯腈—丁二烯共聚胶乳为基料的胶黏剂。NB胶乳,根据丙烯腈含量分为高腈(含丙烯腈35%～40%)、中腈(25%～35%)、低腈(20%～25%)胶乳,其含量对胶黏剂的皮膜性能影响很大。高腈胶乳胶黏剂皮膜坚硬,粘接性和耐溶剂好,柔性差。NB胶乳和酚树脂、密胺树脂、间苯二酚树脂、丙烯酸树脂、松香等乳化液相溶,因而常用这些树脂进行改性。它常用于地毯、无纺布的背涂料或粘接剂,以及纤维加工用胶黏剂。第十九页，共四十二页。水性丙烯酸酯胶黏剂这是一类用量较大的胶黏剂,最近几年的发展方向是：

通过有机硅改性水性丙烯酸酯,能赋予丙烯酸酯乳液一些新的性能；同时可将有机硅烷用于丙烯酸酯水性胶黏剂和密封剂的粘接促进剂和交联剂，提高水性丙烯酸乳液胶黏剂的撕裂强度和耐持久性,提高拉伸强度并同时保留伸长率性能。第二十页，共四十二页。水性聚氨酯胶黏剂水性聚氨酯胶黏剂以水作为分散介质，可制成水溶型、胶乳型或乳液型，不但具有接近溶剂型聚氨酯胶黏剂的优异性能，而且不燃、无毒、无公害，是在世界环境意识日益增强的大背景下兴起的一类新型胶黏剂。第二十一页，共四十二页。按照较成熟的应用形态区分，水性聚氨酯胶黏剂目前可分为3类：(1)可水分散性多异氰酸酯胶黏剂，其主要成分为含亲水基团、可自动分散于水的多异氰酸酯；其主要用于人造板制造和其他类型水性聚氨酯胶黏剂的固化剂；(2)乙烯基聚氨酯水性胶黏剂，其是乙烯基水性高分子乳液-多异氰酸酯双组分胶黏剂，主要用于木材粘接；第二十二页，共四十二页。(3)水分散性聚氨酯(PUD)胶黏剂，PUD胶黏剂是高相对分子质量聚氨酯树脂溶于或分散于水中形成的稳定的水分散液为主体成分的胶黏剂，这一类是真正意义上以水分散性聚氨酯树脂为基础的水性聚氨酯胶黏剂，是一般溶剂型聚氨酯胶黏剂的替代品。第二十三页，共四十二页。最有前景的产品1、水分散性多异氰酸酯胶黏剂目前人造板制造工业中我国等发展中国家还主要应用三醛胶黏剂，主要原因是异氰酸酯胶黏剂，特别是可水分散性异氰酸酯胶黏剂应用成本要高出1倍以上，但随着安全环保法规的加强和国家经济水平的提高，此类胶黏剂必然在木材工业和相关领域获得更大量的应用。第二十四页，共四十二页。2、乙烯基聚氨酯水性胶黏剂

主要用作木材胶黏剂,制造集成材和人造板，特别是短木拼接和胶合板生产替代三醛胶黏剂,美国、德国及我国等许多国家都有相当规模的生产装置。3、PUD胶黏剂是可能替代溶剂型聚氨酯胶黏剂最重要的一类水性聚氨酯胶黏剂。第二十五页，共四十二页。鞋用PUD胶黏剂现代制鞋业以合成胶黏剂粘接工艺为主,20世纪30年代产生了以氯丁橡胶溶液型胶黏剂为主的第一代鞋用胶黏剂;60年代以后制鞋业大量应用以甲基丙烯酸甲酯(MMA)接枝氯丁橡胶溶液型胶黏剂和聚氨酯溶剂性胶黏剂，称之为第二代鞋用胶黏剂;第二十六页，共四十二页。90年代国内外对上述溶剂型胶黏剂所用苯系溶剂毒性开始重视,纷纷立法限制,现在发展不含三苯的接枝氯丁橡胶溶液型胶黏剂和聚氨酯溶剂性胶黏剂,称之为第三代鞋用胶黏剂;如前所述，减少和消除有机溶剂,采用水作溶剂或无溶剂化胶黏剂是面临世界环保法规压力的较好选择,在鞋用胶黏剂中20世纪90年代以后世界各国大力研发水性胶黏剂，其中最主要的就是PUD胶黏剂;现在已有当用量其称为第四代鞋用胶黏剂。第二十七页，共四十二页。PUD水性聚氨酯胶黏剂除用作鞋用胶黏剂外，已在复合塑料薄膜制造、汽车内装饰件粘接、织物静电植绒、水性油墨连接料、织物复合中获得较广泛的应用。第二十八页，共四十二页。水基环氧分散体系水基环氧分散体系是不含有机溶剂且与传统的环氧树脂一样,可黏合多种类型的基材,适当固化后可提高它的黏合强度和提供多种优良性质。水基环氧分散体系不但性能优异,而且对环境友好。因此它们常用作层压胶黏剂、涂料、底漆、织物和玻璃胶黏剂、混凝土增黏剂等.第二十九页，共四十二页。环氧树脂型胶黏剂环氧树脂胶粘剂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。由于其粘接性能好、功能性好、价格比较低廉、粘接工艺简便,所以近几十年来在家电、汽车、水利交通、电子电器和宇航工业领域得到了广泛的应用.第三十页，共四十二页。发展方向1、室温固化环氧胶粘剂室温固化环氧胶粘剂是一种以酚醛改性酮亚胺作为固化剂固化的环氧胶,其特点是可在潮湿和低温条件下进行固化,并能改进环氧树脂固化物的耐温性和耐腐蚀性能。目前国内正在努力研究低温、低湿下的快速固化环氧胶的速固化技术。第三十一页，共四十二页。2、低温快固化环氧胶这种胶是由双酚F环氧树脂配制而成的,在-5℃温度可迅速固化,目前已开发并应用于土木建筑领域。主要用于混凝土“整体工程”粘接,建筑物补、水泥制品修补和建筑材料粘接等。在建筑工程中,它可代替铆钉、焊接等结构联接工艺,用于粘接各种石材、大理石和人造板材等。第三十二页，共四十二页。3、耐热环氧树脂胶粘剂耐热环氧树脂胶粘剂是采用改性环氧树脂配制而成的一种胶粘剂,可在250℃下间歇使用,甚至可在400℃下长期使用,460℃下短期使用。近年来,随着电子电器和宇航工业的发展,对耐高温、耐烧蚀性能要求越来越高。当飞行器在大气层中高速飞行时,有时因气动加热温度可达到数千度,即使是最耐热的金属材料也要被熔化。因此,为了减轻重量,一般采用耐高温复合材料来替代金属材料。即使是电子电器行业,目前也相继提出了耐350℃高温的密封胶,甚至提出耐500～1000℃的耐火焰绝缘粘合剂。第三十三页，共四十二页。4、高强度环氧树脂胶粘剂5、水性环氧胶粘剂6、环氧树脂压敏胶7、环氧丙烯酸光敏胶8、环氧密封胶9、环氧树脂导电胶粘剂第三十四页，共四十二页。4、淀粉胶黏剂环境友好型天然胶黏剂：首先,淀粉本身具有作为胶黏剂的潜力。淀粉及其衍生物具有良好的粘接性和成膜性,是优良的天然资源胶黏剂;其次,淀粉是一类来源广泛、价格优廉、对环境友好的的天然高分子材料,具有无毒、无异味、无污染的特点;再次,在强调可持续发展战略的今天,随着石油资源的日益减少,以石油为原料的化工产品必将被可再生的天然高分子物质所代替。第三十五页，共四十二页。局限性：耐水性差、贮存稳定性差、霉变现象等。展望：淀粉胶黏剂由于无毒环保,室内环境使用对其耐水性、耐候性要求不高,可用于生产人造板。进一步提高淀粉胶黏剂的耐水性,贮存稳定性,防潮防霉性能将极大促进它在木材粘接中的应用。淀粉胶黏剂作为绿色环保的木材胶黏剂,必将具有广阔的发展前景。第三十六页，共四十二页。5、有机硅胶黏剂有机硅胶粘剂是指以有机硅树脂或硅橡胶弹性体为基本成膜物质的一类胶粘剂。有机硅胶粘剂的特点：1.耐高低温性能优良2.耐大气老化，耐辐射性能优良

3.优良的电绝缘性4.低的粘附强度5.良好的疏水性，透气性，低表面张力，生理惰性

第三十七页，共四十二页。以C—C键为主键的聚合物具备耐溶剂性能和附着性能较好、成本低的有优势；但因耐热、耐水性差而导致材料的整体功能不佳。硅树脂是以Si—O键为主键，有机基团为侧链的网状聚合物。硅树脂由于Si—O键的键长较长、键能较大，Si—O—Si键的键角较大，因此具有优异的耐高低温度、耐候性、电绝缘性、低表面张力、疏水性及生理惰性；但硅树脂也有附着能力差，不耐有机溶剂及价格较高的缺点。第三十八页，共四十二页。连着在物理和化学性能上有互补性，用有机硅对有机树脂进行改性可以取长补短，用有机硅改性树脂制备胶黏剂是解决胶黏剂因聚合物结构单一而造成的性能缺陷的有效途径。有机硅改性的胶黏剂被广泛应用于航空、汽车、船舶、