環(huán)氧類膠粘劑主要由環(huán)氧樹(shù)脂和固化劑兩大部分組成。為改善某些性能,滿足不同用途還可以加入增韌劑、稀釋劑、促進(jìn)劑、偶聯(lián)劑等輔助材料。由于環(huán)氧膠粘劑的粘接強(qiáng)度高、通用性強(qiáng),曾有“萬(wàn)能膠”、“大力膠”之稱,在航空、航天、汽車、機(jī)械、建筑、化工、輕工、電子、電器以及日常生活等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。
分類
環(huán)氧樹(shù)脂膠粘劑的品種很多,其分類的方法和分類的指標(biāo)尚未統(tǒng)一。
⑴按膠粘劑形態(tài)分類
無(wú)溶劑型膠粘劑、(有機(jī))溶劑型膠粘劑、水性膠粘劑(又可分為水乳型和水溶型兩種)、膏狀膠粘劑、薄膜狀膠粘劑(環(huán)氧膠膜)等。
⑵按固化條件分類
1)冷固化膠(不加熱固化膠)。又分為:
低溫固化膠,固化溫度<15℃;
室溫固化膠,固化溫度15—40℃。
2)熱固化膠。又可分為:
中溫固化膠,固化溫度約80—120℃;
高溫固化膠,固化溫度>150℃。
3)其他方式固化膠,如光固化膠、潮濕面及水中固化膠、潛伏性固化膠等。
⑶按膠接強(qiáng)度分類
1)結(jié)構(gòu)膠,抗剪及抗拉強(qiáng)度大,而且還應(yīng)有較高的不均勻扯離強(qiáng)度,使膠接接頭在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)能承受振動(dòng)、疲勞及沖擊等載荷。同時(shí)還應(yīng)具有較高的耐熱性和耐候性。通常鋼-鋼室溫抗剪強(qiáng)度>25MPa,抗拉強(qiáng)度≥33MPa。不均勻扯離強(qiáng)度>40kN/m。
2)次受力結(jié)構(gòu)膠,能承受中等載荷。通常抗剪強(qiáng)度17—25MPa,不均勻扯離強(qiáng)度20—50kN/m。
3)非結(jié)構(gòu)膠,即通用型膠粘劑。其室溫強(qiáng)度還比較高,但隨溫度的升高,膠接強(qiáng)度下降較快。只能用于受力不大的部位。
⑷按用途分類
1)通用型膠粘劑。
2)特種膠粘劑。如耐高溫膠(使用溫度≥150℃)、耐低溫膠(可耐—50℃或更低的溫度)、應(yīng)變膠(粘貼應(yīng)變片用)、導(dǎo)電膠(體積電阻率10-3~10-4Ω·cm)、密封膠(真空密封、機(jī)械密封用)、光學(xué)膠(無(wú)色透明、耐光老化、折光率與光學(xué)零件相匹配)、耐腐蝕膠、結(jié)構(gòu)膠等。
⑸其他分類
也可按固化劑的類型來(lái)分類,如胺固化環(huán)氧膠、酸酐固化膠等。還可分為雙組分膠和單組分膠,純環(huán)氧膠和改性環(huán)氧膠(如環(huán)氧-尼龍膠、環(huán)氧-聚硫橡膠膠、環(huán)氧-丁腈膠、環(huán)氧-聚氨酯膠、環(huán)氧-酚醛膠、有機(jī)硅環(huán)氧膠、丙烯酸環(huán)氧膠等)。
組成介紹
環(huán)氧樹(shù)脂膠粘劑由環(huán)氧樹(shù)脂、固化劑、增塑劑、促進(jìn)劑、稀釋劑、填充劑、偶聯(lián)劑、阻燃劑、穩(wěn)定劑等組成。其中環(huán)氧樹(shù)脂、固化劑、增韌劑是不可缺少的組分,其他則根據(jù)需要決定加否。
1、環(huán)氧樹(shù)脂環(huán)氧樹(shù)脂是分子中含有兩個(gè)或兩個(gè)以上環(huán)氧基團(tuán)而相對(duì)分子質(zhì)量較低的高分子化合物一、分類環(huán)氧樹(shù)脂的品種、牌號(hào)很多,但雙酚A縮水甘油醚環(huán)氧樹(shù)脂通常稱為雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂是最重要的一類。它占環(huán)氧樹(shù)脂總產(chǎn)量的90%。分子結(jié)構(gòu)非常的長(zhǎng)在這里就不說(shuō)了!如果要知道的話可以點(diǎn)擊環(huán)氧樹(shù)脂將會(huì)有詳細(xì)的說(shuō)明!在這里只作簡(jiǎn)述:1、雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂又稱通用型環(huán)氧樹(shù)脂和標(biāo)準(zhǔn)型環(huán)氧樹(shù)脂,中國(guó)定名為E型環(huán)氧樹(shù)脂,由雙酚(BPA或DPP)與環(huán)氧氯丙烷(ECH)在氫氧化鈉下縮聚而得。
根據(jù)原料配比、反應(yīng)條件和采用的方法不同,可制得不同聚合度的低相對(duì)分子質(zhì)量的粘稠液體和高相對(duì)分子質(zhì)量、高軟化點(diǎn)固體。平均相對(duì)分子質(zhì)量300~7000。外觀為近乎無(wú)色或淡黃色透明粘稠液體或片狀脆性固體。環(huán)氧樹(shù)脂本身是熱塑性線型聚合物,受熱時(shí)液體樹(shù)脂粘度變低,固體樹(shù)脂軟化或熔融。溶于丙酮、甲乙酮、環(huán)已酮、醋酸乙酯、苯、甲苯、二甲苯、無(wú)水乙醇、乙二醇等有機(jī)溶劑。
2、氫化雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂氫化雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂化學(xué)名稱為氫化雙酚A二縮水甘油醚,是由雙酚A加氫得到的六氫雙酚A與環(huán)氧氯丙烷在氫氧化鈉催化下縮聚而得。是一種粘度非常低、凝膠時(shí)間長(zhǎng)、耐候性相當(dāng)好的環(huán)氧樹(shù)脂。
3、雙酚F型環(huán)氧樹(shù)脂雙酚F型環(huán)氧樹(shù)脂化學(xué)名稱為雙酚F二縮水甘油醚,簡(jiǎn)稱DGEBF或BPF,是由苯酚與甲醛在酸性催化劑下反應(yīng)生成雙酚F,再與環(huán)氧氯丙烷在氫氧化鈉催化下進(jìn)行縮聚反應(yīng)制得的無(wú)色或淡黃色透明粘稠液體
4、雙酚S型環(huán)氧樹(shù)脂雙酚S型環(huán)氧樹(shù)脂化學(xué)名稱為雙酚S二縮水甘油醚,簡(jiǎn)稱為BPS或KGEBS,是由雙酚S與環(huán)氧甩丙烷在氫氧化鈉催化下制得的,雙酚S型環(huán)氧樹(shù)脂耐熱性高,熱變形溫度比雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂高60~700C固化物寸穩(wěn)定,耐溶劑性良好。
5、雙酚P型環(huán)氧樹(shù)脂雙酚P型環(huán)氧樹(shù)脂是由以3-氯丙烯和苯酚為主要原料合成雙酚P,再與環(huán)氧氯丙烷在氫氧化鈉在催化下縮聚制得。雙酚P型環(huán)氧樹(shù)脂環(huán)氧值為0.45eq/100g,有機(jī)氯含量1.38*10-3eq/100g,無(wú)機(jī)氯含量1.84*10-4eq/100g雙酚P型環(huán)氧樹(shù)脂分子鏈柔性大,低溫下流動(dòng)性好,粘度低于雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂,壓縮強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度高于雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂。
6、羥甲基雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂
7、溴化雙酚A環(huán)氧樹(shù)脂
8、酚醛環(huán)氧樹(shù)脂酚醛環(huán)氧樹(shù)脂主要有苯酚線型酚醋環(huán)氧樹(shù)脂和鄰甲酚線型酚醛環(huán)氧樹(shù)脂,還有間苯二酚型酚醛環(huán)氧樹(shù)脂。另外,四酚基乙烷環(huán)氧樹(shù)脂也屬于酚醛環(huán)氧樹(shù)脂。
1、苯酚線型酚醛環(huán)氧樹(shù)脂(EPN)-----是由苯酚與甲醛在酸性介質(zhì)中進(jìn)行縮聚反應(yīng)得到的線型酚醛樹(shù)脂,再與過(guò)量的環(huán)氧氯丙烷在氫氧化鈉存在下縮聚而制得的線棕黃色的粘稠液體或半固體。
2、鄰甲酚線型酚醛環(huán)氧樹(shù)脂(ECN) ------是鄰甲酚與甲醛縮合得到的線型鄰甲酚醛樹(shù)脂,再與環(huán)氧氯丙烷在氫氧化鈉存在下反應(yīng),經(jīng)多步驟處理后而制得的黃色至琥珀色固體。
3、環(huán)氧間苯二酚甲醛樹(shù)脂-----化學(xué)名稱為間苯二酚甲醛四縮水甘油醚,是由間苯二酚與甲醛以草酸為催化劑反應(yīng)制得四官能酚醛樹(shù)脂。再與環(huán)氧氯丙烷在氫氧化鈉存在下縮聚而得的橙黃色粘稠液體。
4、四酚基乙烷環(huán)氧樹(shù)脂------化學(xué)名稱為四酚基乙烷縮水甘油醚(PGEE),是由苯酚與乙二醛在酸性催化劑存在下反應(yīng)制得四酚基乙烷,再與環(huán)氧氯丙烷在氫氧化鈉催化下反應(yīng)制得
5、萘酚酚醛環(huán)氧樹(shù)脂(EEPN)-----是以a-萘酚與甲醛溶液縮聚,合成出線型蔡酚醛樹(shù)脂,再與環(huán)氧氯丙烷在氫氧化鈉催化下反應(yīng)制得。
9、縮水甘油酯型環(huán)氧樹(shù)脂1、四氫鄰苯二甲酸二縮水甘油酯四氫鄰苯二甲酸二縮水甘油酯是由四氫鄰苯二甲酸與環(huán)愧疚氯丙烷反應(yīng)而成2、鄰苯二甲酸二縮水甘油酯(黃色粘性液體)又稱鄰苯二甲酸環(huán)氧丙酯,是由鄰苯二甲酸與碳酸鉀反應(yīng)生成相應(yīng)的鹽。再與環(huán)氧氯丙烷在叔胺作用下制得3、間苯二甲酸二縮水甘油酯(白色固體粉末)間苯二甲酸二縮水甘油酯又稱間苯二甲酸環(huán)氧丙酯,是由間苯二甲酸與環(huán)氧氯丙烷反應(yīng)制得?!?、對(duì)苯二甲酸縮水甘油酯(白色固體粉末)對(duì)苯二甲酸縮水甘油酯又稱對(duì)苯二甲酸環(huán)氧丙酯,是由對(duì)苯二甲酸與環(huán)氧氯丙烷反應(yīng)制得。
10、縮水甘油胺型環(huán)氧樹(shù)脂11、脂環(huán)族環(huán)氧樹(shù)脂化學(xué)名稱為脂環(huán)二環(huán)氧化物,通常是用過(guò)氧化有機(jī)酸氧化相應(yīng)的不飽和脂及族化合物而得支的一類環(huán)氧化合物。結(jié)構(gòu)中含水量有脂環(huán),環(huán)氧基連接在脂環(huán)上由于合成中不用環(huán)氧氯丙烷作原料,因此產(chǎn)品的有機(jī)氯含量為0,具有優(yōu)良的電性能,高體積電阻率和表面電阻率,耐電弧性耐漏電痕跡檄好。固化產(chǎn)物交聯(lián)密度大,耐熱性高,耐候性好,耐紫外光以及抗電子輻射。
12、TDE-85環(huán)氧樹(shù)脂(化學(xué)名稱為4,5-環(huán)氧環(huán)已烷-1,2二甲酸二縮水甘油酯)
13、聚丁二烯環(huán)氧樹(shù)脂聚丁二烯環(huán)氧樹(shù)脂又稱環(huán)氧化聚丁二烯樹(shù)脂,是以1,3-丁二烯為原料,金屬鈉為催化劑在溶劑。
14、氟化環(huán)氧樹(shù)脂由于引入了氟原子,使分子結(jié)構(gòu)致密,碳氟原子緊密地排列在樹(shù)脂主鏈周圍。因而表央張力、磨擦系數(shù)、折射率很低,有極優(yōu)異耐腐蝕性、耐磨性、耐熱性、耐污染性、耐久性。但價(jià)格高昂不能作為一般的用途。
15、聚醚環(huán)氧樹(shù)脂是由聚丙二醇與環(huán)氧氯丙烷在氫氧化鈉存在下進(jìn)行縮聚反應(yīng)而制得,淡黃色均勻液體
16、聚氨酯環(huán)氧樹(shù)脂又稱環(huán)氧氨基甲酸酯樹(shù)脂,是由聚酯(或醚)多元醇與環(huán)氧氯丙烷在BF3 和NaOH作用下生成多元醇縮水甘油醚再與二異氰酸酯加成縮聚制得
17、萘系環(huán)氧樹(shù)脂是由萘酚與甲醛合成線型萘酚酚醛樹(shù)脂或二羥基萘(NDOL)與環(huán)氧氯丙烷在氫氧化鈉催化下縮聚而得,耐熱性高、吸水性低、線膨脹系數(shù)??;
18、有機(jī)硅環(huán)氧樹(shù)脂是分子結(jié)構(gòu)中含有硅的環(huán)氧化物是由聚甲基苯基硅氧烷與環(huán)氧樹(shù)脂共縮聚而成。甲苯為溶液,淡黃色均勻液體19、有機(jī)鈦環(huán)氧樹(shù)脂是由雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂中的羥基與鈦酸正丁酯反應(yīng)而得。由于樹(shù)脂中引入了金屬元素鈦,不僅解決因羥基存在造成的吸水性增大、防潮性和電性能降低等問(wèn)是,而且由于樹(shù)脂中具有P電子的氧原子和具有D電子缺位的鈦原直接相連,導(dǎo)致大分子鏈中存在的P-D共軛效應(yīng),而使耐熱老化性能顯著提高,介電性能更好。外觀為黃色至琥珀色高粘度透明液體。
20、有機(jī)硼環(huán)氧樹(shù)脂化學(xué)名稱為聚環(huán)氧丁基碳硼烷21、含氧環(huán)氧樹(shù)脂是指同進(jìn)含水量有磷和不氧基團(tuán)的樹(shù)脂,通過(guò)三羥甲基磷化氧與環(huán)氧氯丙烷反應(yīng)制得含磷環(huán)氧樹(shù)脂。
膠粘原理
環(huán)氧膠粘劑是由環(huán)氧樹(shù)脂、固化劑、促進(jìn)劑、改性劑、稀釋劑、填料等組成的液態(tài)或固態(tài)膠粘劑。環(huán)氧膠粘劑的膠粘過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的物理和化學(xué)過(guò)程,包括浸潤(rùn)、粘附、固化等步驟,最后生成三維交聯(lián)結(jié)構(gòu)的固化物,把被粘物結(jié)合成一個(gè)整體。膠接性能(強(qiáng)度、耐熱性、耐腐蝕性、抗?jié)B性等)不僅取決于膠粘劑的結(jié)構(gòu)和性能以及被粘物表面的結(jié)構(gòu)和膠粘特性,而且和接頭設(shè)計(jì)、膠粘劑的制備工藝和貯存以及膠接工藝等密切相關(guān),同時(shí)還受周圍環(huán)境(應(yīng)力、溫度、濕度、介質(zhì)等)的制約。因此環(huán)氧膠粘劑的應(yīng)用是一個(gè)系統(tǒng)工程。環(huán)氧膠粘劑的性能必須與上述影響膠接性能的諸因素相適應(yīng),才能獲得******結(jié)果。用相同配方的環(huán)氧膠粘劑膠接不同性質(zhì)的物體,或采用不同的膠接條件、或在不同的使用環(huán)境中,其性能會(huì)有極大的差別。
優(yōu)點(diǎn)
環(huán)氧膠粘劑與其他類型膠粘劑比較,具有以下優(yōu)點(diǎn):
(1)環(huán)氧樹(shù)脂含有多種極性基團(tuán)和活性很大的環(huán)氧基,因而與金屬、玻璃、水泥、木材、塑料等多種極性材料,尤其是表面活性高的材料具有很強(qiáng)的粘接力,同時(shí)環(huán)氧固化物的內(nèi)聚強(qiáng)度也很大,所以其膠接強(qiáng)度很高。
(2)環(huán)氧樹(shù)脂固化時(shí)基本上無(wú)低分子揮發(fā)物產(chǎn)生。膠層的體積收縮率小,約1%一2%,是熱固性樹(shù)脂中固化收縮率最小的品種之一。加入填料后可降到0.2%以下。環(huán)氧固化物的線脹系數(shù)也很小。因此內(nèi)應(yīng)力小,對(duì)膠接強(qiáng)度影響小。加之環(huán)氧固化物的蠕變小,所以膠層的尺寸穩(wěn)定性好。
(3)環(huán)氧樹(shù)脂、固化劑及改性劑的品種很多,可通過(guò)合理而巧妙的配方設(shè)計(jì),使膠粘劑具有所需要的工藝性(如快速固化、室溫固化、低溫固化、水中固化、低粘度、高粘度等),并具有所要求的使用性能(如耐高溫、耐低溫、高強(qiáng)度、高柔性、耐老化、導(dǎo)電、導(dǎo)磁、導(dǎo)熱等)。
(4)與多種有機(jī)物(單體、樹(shù)脂、橡膠)和無(wú)機(jī)物(如填料等)具有很好的相容性和反應(yīng)性,易于進(jìn)行共聚、交聯(lián)、共混、填充等改性,以提高膠層的性能。
(5)耐腐蝕性及介電性能好。能耐酸、堿、鹽、溶劑等多種介質(zhì)的腐蝕。體積電阻率1013—1016Ω·cm,介電強(qiáng)度16—35kV/mm。
(6)通用型環(huán)氧樹(shù)脂、固化劑及添加劑的產(chǎn)地多、產(chǎn)量大,配制簡(jiǎn)易,可接觸壓成型,能大規(guī)模應(yīng)用。
缺點(diǎn)
環(huán)氧膠粘劑的主要缺點(diǎn)——
(1)不增韌時(shí),固化物一般偏脆,抗剝離、抗開(kāi)裂、抗沖擊性能差。
(2)對(duì)極性小的材料(如聚乙烯、聚丙烯、氟塑料等)粘接力小。必須先進(jìn)行表面活化處理。
(3)有些原材料如活性稀釋劑、固化劑等有不同程度的毒性和刺激性。設(shè)計(jì)配方時(shí)應(yīng)盡量避免選用,施工操作時(shí)應(yīng)加強(qiáng)通風(fēng)和防護(hù)。
制備
環(huán)氧膠粘劑的制備方法大致有下列幾種類型:
(1)活性氫化物與環(huán)氧氯丙烷反應(yīng);
(2)以過(guò)氧化氫或過(guò)酸(例過(guò)醋酸)將雙鍵進(jìn)行液相氧化;
(3)雙鍵化合物的空氣氧化;
(4)其它。
應(yīng)用
改性環(huán)氧樹(shù)脂膠粘劑及制備方法,克服了一般環(huán)氧膠粘劑的脆性、耐溫性差的缺點(diǎn),其主要技術(shù)特征是以聚氨酯預(yù)聚物改性環(huán)氧樹(shù)脂(A組分)與自制的固化劑(B組分)按10∶1~1∶1(重量比)的比例配制成耐高溫、韌性好、反應(yīng)活性大的固化體系。其中聚氨酯預(yù)聚物為端羥基聚硅氧烷和二異氰酸酯按一定比例在一定條件下反應(yīng)制成異氰酸酯基團(tuán)封端的聚硅氧烷聚氨酯預(yù)聚物,再采用此聚氨酯預(yù)聚物對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行改性處理。而自制的固化劑由二元胺、咪唑類化合物、硅烷偶聯(lián)劑,無(wú)機(jī)填料以及催化劑組成。此改性環(huán)氧樹(shù)脂膠粘劑可室溫固化,在200℃下可長(zhǎng)期使用,或-5℃固化耐溫150℃;粘接強(qiáng)度達(dá)15-30MPa;T型剝離強(qiáng)度達(dá)35-65N/cm,具有優(yōu)異的耐油、耐水、耐酸、堿、耐有機(jī)溶劑的性能,可粘接潮濕面,油面及金屬、塑料、陶瓷、硬質(zhì)橡皮、木材等。
⑴涂料領(lǐng)域
應(yīng)用于汽車:底盤底漆、部件漆,槽車內(nèi)壁涂料
應(yīng)用于容器:食品罐內(nèi)、外壁涂料,貯槽內(nèi)外壁防腐涂料,壓力罐防腐
應(yīng)用于工廠設(shè)備:設(shè)備、管道防腐涂料,冰箱、洗衣機(jī)外層涂料,電器設(shè)備絕緣涂料
應(yīng)用于土建:橋梁防腐涂料,鋼結(jié)構(gòu)防腐涂料,水坭制品防滲涂料,地坪涂料,裝飾涂料,功能涂料、鋼絲網(wǎng)水泥閘門
應(yīng)用于船舶:底貨倉(cāng)內(nèi)壁涂料,海上集裝箱涂料,鋼鐵部件防腐涂料
應(yīng)用于其它:鋼家具粉末涂料,電阻元件粉末涂料,鋼制部件粉末涂料,閥體防腐、重防腐超耐磨陶瓷,屏蔽立式管道泵、太陽(yáng)能熱水器、太陽(yáng)能電池板、武器
⑵復(fù)合材料領(lǐng)域
應(yīng)用于汽車:玻璃鋼車殼,玻璃鋼地板,玻璃鋼槽車,控制系統(tǒng)儀器儀表電器零部件,顯示器,汽車干式點(diǎn)火線圈,玻璃鋼部件、防滑粒方向盤套、環(huán)氧樹(shù)脂局部加強(qiáng)材料、
應(yīng)用于工廠設(shè)備:玻璃鋼氧氣瓶,玻璃鋼貯槽,玻璃鋼容器、管道,模具,螺旋漿,織機(jī)箭桿,飛機(jī)蜂窩結(jié)構(gòu)件,引擎蓋,輥筒,軸,裝機(jī)基礎(chǔ)找平,自流平地坪、電磁線圈,先導(dǎo)閥、玻璃零部件、玻璃鋼泵閥,電碳制品、建筑工程結(jié)構(gòu)件、機(jī)用傳動(dòng)裝置部件
應(yīng)用于絕緣材料:覆銅板,玻璃鋼板、管、棒,變壓器,繼電器,高壓開(kāi)關(guān),絕緣子,互感器,阻抗器,電纜頭,電子器件、元件的密封或包封和塑封,報(bào)警器、固體電源、FBT回掃變壓器、聚焦電位器、摩托車、汽車等機(jī)動(dòng)車輛點(diǎn)火線圈、電子、電器零部件、發(fā)光二極管,信號(hào)燈,全封閉蓄電池,電機(jī)封裝,溫度變送器、錄音機(jī)磁頭、線路板封閉、集成電路、二、三極管分立器件、無(wú)源濾波器、LED的結(jié)構(gòu)封裝、封裝太陽(yáng)能電池板、電源組件、IC 調(diào)節(jié)器和固態(tài)繼電器、煤礦安全巡查系統(tǒng)、本質(zhì)安全型模塊、自動(dòng)重合器
應(yīng)用于體育用品:玻璃鋼安全帽,球拍,高爾夫球桿,釣魚(yú)桿,保齡球,雪撬,沖浪板,玻璃鋼賽艇、帆船、賽車、躺椅、曲棍球桿
應(yīng)用于其它:飛機(jī)機(jī)身、直升機(jī)螺旋葉片,風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片,醫(yī)學(xué)儀器、手術(shù)刀柄,心臟起搏器、工藝品珠寶、閥門密封件、水工建筑工程、場(chǎng)致發(fā)光屏、混凝土抗磨層、保溫材料、動(dòng)物模型、航天飛行器、船用尾軸、舵軸、化學(xué)木材、塔身加固、磁懸浮列車軌道、太陽(yáng)能電池樂(lè)器、環(huán)氧裝飾品、玻璃鋼帳篷桿具、刀柄、窗戶、家具、泵、拐杖、顯卡、紅外濾光器、數(shù)字顯示器、矩陣輻射器、發(fā)光二極管與光電二極管、實(shí)驗(yàn)室臺(tái)面、彷真樹(shù)、預(yù)制磨石道路橋梁路面
⑶粘接劑領(lǐng)域
應(yīng)用于:室溫快速固化韌性環(huán)氧樹(shù)脂粘結(jié)劑,導(dǎo)電膠,常溫固化靜電植絨粘合劑、光學(xué)結(jié)構(gòu)膠、沙狐球膠、化學(xué)錨固膠、真絲的高功能化、人工花、磁力書(shū)寫板、汽車維修膠、石材膠等。
⑷增韌環(huán)氧樹(shù)脂在膠粘劑中的應(yīng)用
以增韌環(huán)氧樹(shù)脂為基礎(chǔ),配以功能性填料和固化劑而形成的高分子合金膠粘劑克服其性脆、沖擊性、耐熱性差等缺點(diǎn)。在機(jī)械、電子、電器、航天、航空、涂料、粘接等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用,有萬(wàn)能結(jié)構(gòu)膠之稱。
1、固化體系的選擇
環(huán)氧樹(shù)脂的固化劑有胺類、酸酐等,通常固化以胺類為主,有電性能要求的以酸酐類為常用.以咪唑類為促進(jìn)劑。
伯胺和仲胺含有活潑的氫原子,很容易與環(huán)氧基發(fā)生親核加成反應(yīng),使環(huán)氧樹(shù)脂交聯(lián)固化。固化過(guò)程可分為三個(gè)階段:
1)伯胺與環(huán)氧樹(shù)脂反應(yīng),生成帶仲胺基的大分子
2)仲胺基再與另外的環(huán)氧基反應(yīng),生成含叔胺基的更大分子
3)剩余的胺基、羥基與環(huán)氧基發(fā)生反應(yīng)
酸酐在環(huán)氧樹(shù)脂的羥基、微量水和含羥基化合物的作用下開(kāi)環(huán),生成的羧基與環(huán)氧基加成得到酯基,酯化反應(yīng)生成的羥基和環(huán)氧樹(shù)脂的羥基在高溫時(shí)催化環(huán)氧開(kāi)環(huán)發(fā)生醚化反應(yīng),這樣,開(kāi)環(huán)一酯化一醚化不斷反復(fù)進(jìn)行,直至環(huán)氧樹(shù)脂交聯(lián)固化,這就是酸酐的固化機(jī)理。
咪唑是含有兩個(gè)氮原子的五元環(huán),一個(gè)氮原子構(gòu)成仲胺,另一個(gè)氮原子構(gòu)成叔胺,既可用作環(huán)氧樹(shù)脂的固化劑,又可用作環(huán)氧樹(shù)脂固化的促進(jìn)劑??稍谥袦毓袒h(huán)氧樹(shù)脂,卻有優(yōu)良的耐熱性和力學(xué)性能,能與芳胺固化劑相媲美,只是耐介質(zhì)性和耐濕熱老化性稍有遜色。
咪唑類固化劑的分子含有一個(gè)仲胺基和一個(gè)叔胺基,對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂的固化可分為兩步進(jìn)行,首先是仲胺上的活潑氫同環(huán)氧基加成,然后是叔胺催化環(huán)氧樹(shù)脂的均聚反應(yīng),固化反應(yīng)有兩個(gè)放熱峰.分別是60℃和1110℃。為改善其耐濕熱老化性.可加入少量的芳胺。
2、填料的選擇研究
膠粘劑的耐熱性能除了與體系的基礎(chǔ)聚合物、硫化交聯(lián)劑等組分的類型、品種和分子結(jié)構(gòu)有關(guān)外,還與體系所選用的耐熱性填料有密切關(guān)系。配方中合適地引入耐熱性填料往往會(huì)使體系的耐熱性獲得明顯的改進(jìn)。
常用的耐熱填料有經(jīng)表面改性的氣相法Si02、表面處理的Zn0、Fe203和Al2O3等。經(jīng)表面處理后的填料可明顯地提高其耐熱性,例如采用經(jīng)(MeSi)2NH處理的白碳黑為填料的硅橡膠體系.即使經(jīng)250℃表化48hr,其抗伸強(qiáng)度為9.3Mpa,伸長(zhǎng)率為335%,如采用未經(jīng)表面處理的同種白碳黑為
填料的相同硅橡膠體系。經(jīng)上述相同條件下熱老化后,其拉伸強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率分別為6.6Mpa和228%??梢?jiàn)。耐熱填料對(duì)硅橡膠的耐熱性能的提高是非常顯著的。
各種炭黑、納米級(jí)碳酸鈣、鈦白粉等。具有補(bǔ)強(qiáng)、改善各種物理性能、增稠、降低成本、著色等作用。填料對(duì)降低產(chǎn)品的收縮。減小內(nèi)應(yīng)力。提高綜合性能具有重要意義。如石英粉能提高膠層硬度和灌封膠的流動(dòng)性;硅微粉可提高粘接強(qiáng)度但儲(chǔ)存期會(huì)變短:加入少量鉻酸鋅可提高耐濕熱和耐鹽霧性能:加入325目的玻璃鱗片具有優(yōu)異的耐腐蝕和耐水性;加入硫酸鈣晶須,有明顯的增韌和增強(qiáng)作用,提高耐熱、耐沸水作用,阻燃劑、三氧化二銻提高氧指數(shù),264抗氧劑,延長(zhǎng)固化物使用壽命。
3、高分子合金修補(bǔ)材料
美國(guó)Belzona Molecular公司l952年成立,針對(duì)工業(yè)設(shè)備腐蝕、磨損、老化等問(wèn)題而最早致力于研究、開(kāi)發(fā)并生產(chǎn)高分子修補(bǔ)材料的跨國(guó)機(jī)構(gòu),其生產(chǎn)的高分子合金修補(bǔ)劑首先應(yīng)用于化工設(shè)備腐蝕后的修復(fù)。德國(guó)TipTop公司其產(chǎn)品在皮帶維修方面應(yīng)用始終處于************地位,是全球******的冷、熱硫化橡膠材料的制造商。其產(chǎn)品有:橡膠粘接所需的冷硫化粘接材料和熱硫化粘接材料、PvC粘接劑、滾筒包膠材料及工具設(shè)備、輸送帶修復(fù)材料等等。其它如Devcon,E—wood公司等均有類似產(chǎn)品.是指以高分子聚合物與特殊功能填料(如石墨、二硫化鉬、金屬粉末、陶瓷粉末和纖維)組成的復(fù)合膠粘劑材料(或稱修補(bǔ)劑,也可稱粘涂劑)。該新型材料可實(shí)現(xiàn)高的結(jié)合力、優(yōu)良的耐腐蝕性、耐磨性和高抗壓強(qiáng)度.同時(shí)還具有密封性能好、耐潮濕和絕緣等性能。故廣泛應(yīng)用于機(jī)械、建筑、電子、輕工、石油、化工、艦船、航空等工業(yè)部門裝備維修領(lǐng)域,一方面可以直接作為鉚接、焊接、螺紋連接以外的一種新型連接方法;另一方面可以對(duì)任何裝備發(fā)生磨耗、破裂、劃傷、腐蝕、侵蝕、尺寸超差、鑄造缺陷等情形。在最短的時(shí)間內(nèi)予以修復(fù)。高分子合金修補(bǔ)劑又被稱為“冷焊”或“工業(yè)上的醫(yī)生”,它可修補(bǔ)零件上的各種裂紋、劃傷、尺寸超差、鑄造缺陷等,也可用作零件磨損、腐蝕的尺寸恢復(fù)和預(yù)保護(hù)涂層。
高分子合金的聚合物主要還是以增韌環(huán)氧樹(shù)脂為主體配制而成的,其它諸如改性丙烯酸酯、聚氨酯等也可作為膠粘劑材料,也可對(duì)上述聚合物進(jìn)行改性,賦予材料新的特性。而不同功能填料的加入。則賦予材料導(dǎo)電、導(dǎo)熱、導(dǎo)磁、耐溫、隔熱等功能,對(duì)零件無(wú)熱影響區(qū)和變形,使用方便,可以不加熱、不加壓。室溫操作,不需要專用設(shè)備,修理快速簡(jiǎn)便,并可現(xiàn)場(chǎng)作業(yè),有通用型、耐磨型、減摩型、耐腐蝕型、快速固化型、濕面修補(bǔ)型、耐高低溫型、高強(qiáng)度型。導(dǎo)電與絕緣灌封型等多種修補(bǔ)劑,適用于修補(bǔ)金屬、橡膠、陶瓷、混凝土等物質(zhì)。用戶可根據(jù)設(shè)備的材質(zhì)、運(yùn)行溫度、壓力、化學(xué)介質(zhì)、停機(jī)時(shí)間、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境等因素,靈活的選用相應(yīng)產(chǎn)品。它在船用軸類、泵類、管道類設(shè)備上應(yīng)用廣泛,具有操作簡(jiǎn)單、性能可靠、縮短塢修周期的特點(diǎn)。
重點(diǎn)應(yīng)用如下:
1)船用主機(jī)、輔機(jī)的修復(fù);
2)換熱器、油倉(cāng)加熱管的修復(fù)和密封;
3)尾軸、舵銷、舵銷座孔的修復(fù)再生和防腐防磨處理;
4)螺旋槳葉片的修復(fù)再生及抗氣蝕腐蝕;
5)甲板、罐體的防腐蝕保護(hù)
4、改性環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠
1)建筑用結(jié)構(gòu)膠鋼板加固膠。植筋膠,錨固膠,纖維增強(qiáng)膠
2)航空航天用結(jié)構(gòu)膠膠膜.糊狀。室溫固化,加溫固化
4)其它工業(yè)用膠耐環(huán)境,耐高低溫,耐振動(dòng),耐老化等五、參考文獻(xiàn)(略)
操作工藝
1. 液體-操作時(shí)間
操作時(shí)間(也是工作時(shí)間或使用期)是固化時(shí)間的一部份,混合之后,樹(shù)脂/固化劑混合物仍然是液體和可以工作及適合應(yīng)用。為了保證可靠的粘接,全部施工和定位工作應(yīng)該在固化操作時(shí)間內(nèi)做好。
2.凝膠-進(jìn)入固化
混合物開(kāi)始進(jìn)入固化相(也稱作熟化階段),這時(shí)它開(kāi)始凝膠或“突變”。這時(shí)的環(huán)氧沒(méi)有長(zhǎng)時(shí)間的工作可能,也將失去粘性。在這個(gè)階段不能對(duì)其進(jìn)行任何干擾。它將變成硬橡膠似的軟凝膠物,你用大拇指將能壓得動(dòng)它。
因?yàn)檫@時(shí)混合物只是局部固化,新使用的環(huán)氧樹(shù)脂仍然能與它化學(xué)鏈接,因此該未處理的表面仍然可以進(jìn)行粘接或反應(yīng)。無(wú)論如何,接近固化的混合物這些能力在減小
3. 固體-最終固化
環(huán)氧混合物達(dá)到固化變成固體階段,這時(shí)能砂磨及整型。這時(shí)你用大拇指已壓不動(dòng)它,在這時(shí)環(huán)氧樹(shù)脂約有90%的最終反應(yīng)強(qiáng)度,因此可以除去固定夾件,將它放在室溫下維持若干天使它繼續(xù)固化。
這時(shí)新使用的環(huán)氧樹(shù)脂不能與它進(jìn)行化學(xué)鏈接,因此該環(huán)氧表面必須適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行預(yù)處理如打磨,才能得到好的粘接機(jī)械強(qiáng)度。
注意事項(xiàng)
環(huán)氧樹(shù)脂膠粘劑本身無(wú)毒,但由于在制備過(guò)程中添加了溶劑及其它有毒物,因此不少環(huán)氧樹(shù)脂“有毒”,因此,國(guó)內(nèi)環(huán)氧樹(shù)脂業(yè)正通過(guò)水性改性、避免添加等途徑,保持環(huán)氧樹(shù)脂“無(wú)毒”本色。需要改變絕大多數(shù)環(huán)氧樹(shù)脂涂料為溶劑型涂料,含有大量的可揮發(fā)有機(jī)化合物(VOC),有毒、易燃,因而對(duì)環(huán)境和人體造成危害。