建筑用胶黏剂

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1、建筑胶黏剂综述Review Construction Adhesives学 生 姓 名 ：王 +学 生 学 号 ： 1204010230专 业 名 称 ： 材料科学与工程材料科学与工程学院2014 年 4 月 20 日首先介绍胶黏剂的定义：胶黏剂是指同质或异质物体表面用胶黏剂连接在一 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、开发和生产各类胶黏剂十分重要。建筑胶黏剂是指建筑行业中的各类胶黏剂的总称，它是具有胶接功

2、能，固定 功能，防漏密封功能，防腐保护功能，电绝缘隔热功能等的一类胶黏剂。建筑用 胶黏剂主要用于各种建筑的密封，复合建的生产，性能混凝土的制作道路标志、 水坝防漏、军事工程等应用。其可以按照形态，固化过程，粘结强度和用途以 作为建筑用胶黏剂其需要有常温固化，甚至低温固化，较长的使用期，最好采用 水性胶黏剂，成本低廉，易于运输贮存，环保无毒等要求。建筑胶黏剂的组成除 了起基本的粘结作用的物质外，为了满足特定的物理化学性能，尚需加入各种配 合剂及改性剂，如固化剂、增韧剂、溶剂、稀释剂、填料及其他有关成分。粘料 是胶黏剂中的主要成分，是基料。固化剂是胶黏剂中最主要的配合材料增韧剂和 增塑剂是可以改善

3、胶黏剂的韧性、柔性和弹性。溶剂是指能溶解粘料的低粘度液 体。进入21 世纪以来，建筑胶黏剂在我国仍然保持着持续、高速的发展势头， 未来建筑胶黏剂还将有很大的发展空间。建筑胶黏剂是人类应用最早的胶黏剂之一，自人类有房屋建筑开始，便使用 了粘合材料来粘结建筑材料1。随着我国胶黏剂工业的发展，建筑胶黏剂也将获 得快速的发展，并且发展成为有重要地位的胶种。建筑胶黏剂的主要功能是粘接 功能，但在使用时，它还具固定功能、防漏、密封等功能。各种功能是随使用目 的不同而有所侧重，建筑粘合剂应用于建筑行业的每一个工序，乃至每一种材料2。它的主要应用领域大概可分为以下几个方面：1、应用于各种建筑施工，包括有各类混

4、凝土预制构件的施工粘接。如屋盖 系统粘接、柱子接长、地基长桩接长、大梁接头粘接、抗震框架结构的隔断墙钢 筋粘接、内外墙保温材料的铺装粘接、各类管道安装粘接、金属构件的牯接等。2、室内外装饰、装修中的应用。近年来，在此类应用中发展很快，如外墙 锦砖粘贴、玻璃幕墙的安装、室内吊顶粘接、墙纸墙布的粘贴、地板装修、地砖 粘接铺装、卫生间防水密封等。在装修中建筑胶的应用非常广泛。3、各种建筑的密封用胶，包括门窗、大板墙、伸缩缝、接缝、特种建筑等。 随着建筑业的现代化，此类建筑用胶会有更大发展。4、建筑物维修、改造、加固与补强中应用。近年来在这方面的应用发展很 快，特别是在改造与加固中，建筑结构胶应用已非

5、常广泛，解决了许多传统工艺 无法解决的难题，并向更高水平推进。5、各类交通设施与水利工程的加固和维修。近年来，由于建筑胶 的发展， 特别是结构用胶新技术的发展（如碳纤维及其胶），在这方面已获得广泛应用， 如公路桥梁的加固维修、公路隧道的加固维修、公路路面的铺设维修、机场跑道 应急加固维修、铁路桥梁（钢筋混凝土）的加固维修、水利工程中的大坝堵漏加 固维修、交通中特殊实施的加固维修等。6、广泛应用于复合建材的生产质轻、强度高、功能多是复合建材发展的方 向。在多种多样的此类建材中建筑胶是其生产过程中的不可缺步的粘接材料。如 木版房屋构件的制造、活动房屋组件的制造、拱形屋架的粘接制造、高强轻质预 制件

6、的制造、树脂复合板、灰泥板、装饰板的制造、合成花岗岩的制造、各类人 造板的制造、房屋复合门窗构件的制造、各种人造大理石的制造、各种新型建筑 用材料的制造，以及利用废旧高分子材料制造建材制品等，无一不是应用建筑胶 来做粘接材料而获得高性能、低成本的制品。并随着化学建材新品种的开发，越 来越显示出其重要作用。7、与水泥混合制成各种高性能混凝土，这类应用可提供高性能的建筑用基 本材料，解决传统材料达不到高强、快干等特种要求的许多难题。8、建筑粘合剂还可用于道路标志、水坝防漏、军事工程应急维修，以及堵 漏等诸多方面。所以说建筑用胶黏剂是非常实用的胶种3。下面对胶黏剂作具体介绍：一. 胶粘理论聚合物之间

7、，聚合物与非金属或金属之间，金属与金属和金属与非金属之间 的胶接等都存在聚合物基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。二. 吸附理论人们把固体对胶黏剂的吸附看成是胶接主要原因的理论，称为胶接的吸附理 论。理论认为：粘接力的主要来源是粘接体系的分子作用力，即范德华引力和氢 键力。胶粘与被粘物表面的粘接力与吸附力具有

8、某种相同的性质。胶黏剂分子与 被粘物表面分子的作用过程有两个过程：第一阶段是液体胶黏剂分子借助于布朗 运动向被粘物表面扩散，使两界面的极性基团或链节相互靠近，在此过程中，升 温、施加接触压力和降低胶黏剂粘度等都有利于布朗运动的加强。第二阶段是吸 附力的产生。当胶黏剂与被粘物分子间的距离达到10-5Å时，界面分子之 间便产生相互吸引力，使分子间的距离进一步缩短到处于最大稳定状态。根据计 算，由于范德华力的作用，当两个理想的平面相距为10Å ;时，它们之间的 引力强度可达lOTOOOMPa；当距离为3-4Å时，可达lOO-lOOOMPa。这个数 值远远超过现代最好

9、的结构胶黏剂所能达到的强度。因此，有人认为只要当两个 物体接触很好时，即胶黏剂对粘接界面充分润湿，达到理想状态的情况下，仅色 散力的作用，就足以产生很高的胶接强度。可是实际胶接强度与理论计算相差很 大，这是因为固体的力学强度是一种力学性质，而不是分子性质，其大小取决于 材料的每一个局部性质，而不等于分子作用力的总和。计算值是假定两个理想平 面紧密接触，并保证界面层上各对分子间的作用同时遭到破坏时，也就不可能有 保证各对分子之间的作用力同时发生。胶黏剂的极性太高，有时候会严重妨碍湿 润过程的进行而降低粘接力。分子间作用力是提供粘接力的因素，但不是唯一因 素。在某些特殊情况下，其他因素也能起主导作

10、用。吸附理论的缺陷：吸附理论 把胶接作用主要归于分子间的作用力。它不能圆满地解释胶粘剂与被胶接物之间 的胶接力大于胶粘剂本身的强度相关这一事实。在测定胶接强度时，为克服分子 间的力所作的功，应当与分子间的分离速度无关。事实上，胶接力的大小与剥离 速度有关，这也是吸附理论无法解释的。吸附理论不能解释极性的a-氰基丙烯 酸酯能胶接非极性的聚苯乙烯类化合物的现象；对高分子化合物极性过大，胶接 强度反而降低的现象，以及网状结构的高聚物，当分子量超过5000时，胶接力几 乎消失等现象，吸附理论也都无法解释。以上事实说明，吸附理论尚不完善。化 学键理论认为胶黏剂与被粘物分子之间除相互作用力外，有时还有化学

11、键产生， 例如硫化橡胶与镀铜金属的胶接界面、偶联剂对胶接的作用、异氰酸酯对金属与 橡胶的胶接界面等的研究，均证明有化学键的生成。化学键的强度比范德化作用 力高得多；化学键形成不仅可以提高粘附强度，还可以克服脱附使胶接接头破坏 的弊病。但化学键的形成并不普通，要形成化学键必须满足一定的量子化件， 所以不可能做到使胶黏剂与被粘物之间的接触点都形成化学键。况且，单位粘附 界面上化学键数要比分子间作用的数目少得多，因此粘附强度来自分子间的作用 力是不可忽视的。三. 建筑胶黏剂的组成胶黏剂大多是由多种物质组成的。除了起基本的粘结作用的物质外，为了满 足特定的物理化学性能，尚需加入各种配合剂及改性剂，如固

12、化剂、增韧剂、溶 剂、稀释剂、填料及其他有关成分。粘料是胶黏剂中的主要成分，是基料，实在胶黏剂中起粘结作用的物质。胶 黏剂的配置方法及胶黏性能，主要取决于粘料。粘料要求具有良好的粘附性和湿 润行。聚合物聚合度较小时，产物大多具有较低的熔点、较小的黏度。其粘附性 能虽较好，但内聚能较差，粘结强度不够。相反则分子量较大的聚合物，难溶难 熔，粘度较高，内聚能较大，但是粘附能力差4。固化剂是胶黏剂中最主要的配合材料。固化剂可直接或者通过催化剂与主体 聚合物进行反应，是分子间距、形态、热稳定性、化学稳定性等都发生显著变化， 使原来是热塑性的线性主体聚合物变成胶粘的体型网状结构。促进剂是加速胶黏 剂中粘料

13、与固化剂的反应、缩短固化时间、降低固化温度以及调节固化速度的一 种配合剂。增韧剂和增塑剂是可以改善胶黏剂的韧性、柔性和弹性、提高冲击强度和剥 离强度。增塑剂不参加化学反应，只是机械的混合在胶黏剂中。增韧剂有活性增 韧剂与非活性增韧剂之分。溶剂是指能溶解粘料的低粘度液体。而稀释剂是指那些稀释作用大于溶解作 用的溶剂，其能降低胶黏剂的黏度，使胶黏剂有良好的浸透力，改进工艺性能。填料是在胶黏剂中加入降低固化过程的收缩力，或是腹语胶黏剂某些特殊性 能以适应使用要求5。四建筑用胶黏剂的分类一、按形态分类（1）水溶液：聚乙烯醇、纤维素、酚醛树脂、脲醛树脂、硅酸钠等；（2）溶液：硝酸纤维素、醋酸纤维素、聚醋

14、纤维素、氯丁橡胶、丁腈 橡胶等；（3）乳液（胶乳）：聚醋酸乙烯、聚炳烯酸酯、天然乳胶、氯丁乳胶、 丁腈乳胶等；（4）无溶剂型：环氧树脂、丙烯酸酯、氰基丙烯酸酯等；（5 ）固态型：粉状一一淀粉、酪素、聚乙烯醇、氧化铜等；片、 块状鱼胶、松香、热熔胶、虫胶等；细绳状环氧胶棒、热熔胶、 虫胶等；胶膜一一酚醛-聚乙烯醇缩醛、酚醛-丁腈、环氧-丁腈、环氧- 聚酰胺等；（6）带状：黏附型、热封型；（7）膏状与腻子二、按固化过程的变化不同分类（1）物理固化：溶剂型、乳液型、热熔型等；（2）化学固化： 潮气固化型、水硬化型、 厌氧固化型、反映固化型等；三、按粘接强度和用途分类1、结构型（1）建筑结构胶：粘钢胶

15、、植筋胶（锚固胶） 、灌注胶、碳纤维加固 胶等；（2）幕墙结构胶：干挂胶、有机硅结构胶；2、非结构型（1）粘接性胶黏剂：地板胶、地砖胶、壁纸胶、塑料管道胶、石料胶、 竹木胶等；（2）密封胶：聚硫密封胶、丁基密封胶、有机硅密封胶等；四、按使用部位分类（1）瓷砖粘结剂：主要用于室内外粘贴各种墙地砖。（2）石材粘结剂：主要用于大理石、花岗岩等各种石材的粘结。（3）界面处理剂：主要用于界面处理和封底用胶。（4）板缝、块粘结剂：主要用于各种隔墙板、石膏板的粘结和板缝处 理。（5）刮腻子用胶：主要用于刮水泥腻子找平 6。五、按化学成分分类1、无机胶粘剂：硅酸盐类、磷酸盐类、高温陶瓷类；2、有机胶粘剂（1）

16、天然有机胶粘剂：动物胶骨胶、皮胶、虫胶、蛋白质、血 胶等；植物胶淀粉、糊精、松香、阿拉伯树胶、生漆、天然橡胶等；（2）合成有机胶粘剂：树脂胶热固性树脂，如环氧树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、聚酯树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸树脂、有机硅树脂、杂 环高分子树脂等；橡胶型一一热塑性树脂，如聚醋酸乙烯、丙烯酸酯、 聚氯乙烯、聚乙烯醇缩醛、聚酰胺、聚苯硫醚、乙烯及其共聚物、热塑性 聚氨酯等；复合型：酚醛-丁腈、酚醛-氯丁、环氧-聚硫、环氧一酚醛、 环氧-尼龙、环氧 -聚砜、环氧 -丁腈、环氧 -聚氨酯、酚醛 -缩醛、以及其他 两种或多种化合物的复合体系等 7。五建筑胶黏剂的基本要求建筑胶黏剂须具有将粘结材料表面充分浸润的流动性，能的失眠甚至油面进 行粘结，而无需