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1、胶黏剂的发展趋势 讲演人：聂明 2012.11.13 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 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。 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 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
2、，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 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。 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
3、，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。 优点及缺点 优点： 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。 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。 可加热固化，也可以室温固化。 固化属于加聚反应，没有副产物产生
4、，因此 不易使胶合层产生缺陷。 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。 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。 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
5、提高。 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。 （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，
6、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。 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。 水性聚氨酯胶黏剂 主要特点： 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。 初粘性好、常温固化、耐水耐热性能优 良。 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。 近乎中性，不污染被胶接材。 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
7、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。 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
8、高、可用现有的应用设备 和设备较易清洗。 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1213，固含 量为40 %60 % ，黏度在45600mPas 之间。 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
9、性能也异。高温(2550) 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 。 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
10、涂料 或粘接剂,以及纤维加工用胶黏剂。 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。 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。 按照较成熟的应用形态区分，水性聚氨酯胶黏剂 目前可分
11、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； (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。 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
12、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。 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。 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; 6
13、0 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; 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。 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
14、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。 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. 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
15、到了广泛的应用. 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。 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。 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
