人类早在远古时代就开始用干枯的树脂粘贴物品。粘结剂的发展作用古代中国和巴比伦王国是用沥青或牛皮胶作粘结剂的。从中世纪开始到近代,欧洲已开始兴起使用骨胶、用牛奶制成的酪蛋自或阿拉伯树胶作粘结剂。
进入20世纪,人类发明了应用高分子化学和石油化学制造的“合成粘结剂”,其种类繁多,粘结力强。产量也有了飞跃发展。与淀粉、阿拉伯树胶、甲醛相比,用环氧树脂或甲醛树脂等材料合成的化学高分子粘结剂的粘结力更强,而且具有耐水、耐热等特点。
若想从理论上去说明“用粘结剂为什么能将物体粘在一起”尚有很多难点,因为它是物理、化学、机械等众多要素的组合。但粘结剂共同的一点就是“用液体沾涂连接面”、“粘连后由液体变成固体”、“一旦凝固定位其性质就变得相当稳定,可承受来自外部的力”。
有一种通俗的理论认为,在想连结的面的凹凸处放进粘结剂后,粘结剂就会起到锚的作用。被称之为“锚效应”的这种力使物与物之间机械性地粘合在一起。但这种观点则很难说明玻璃或金属那样的光滑表面的粘合机理。
像玻璃那样的物体粘结取决于分子和原子间起作用的“分子间力”。所谓分子间力就是物体与物体之间的分子水平相差极小时能够通过分子或原子中的电偏置使正电和负电相吸的力。当用液体粘结剂覆盖住连结体表面时,粘结剂的分子与连结物体的分子间距离缩短,在分子间力的作用下使物体结连起来。
目前,瞬间粘结剂可称为是实用性强、高性能的粘结剂。现在畅销的瞬间粘结剂是1955年美国的研究人员在研究中偶然发现的一种叫做“氰基丙烯酸酯”的化合物合成的物质。瞬间粘结剂不需掺合更多的化学制剂,只要用空气中微量的水分将粘结剂固化,便可在瞬间将物体紧紧地粘合在一起。这种瞬间粘结剂适用的材料很多(木材和布除外),特别适于家庭使用。
发展方向
随着现代技术的进步,瞬间粘结剂已得到进一步地改良。改良后的粘结剂可用于一些微细血管、脏器及皮肤的止血,促进伤口早日愈合,防止病原体感染。
目前最引人注目的是航天飞机使用的粘结剂。飞机的前面和下部的耐热磁砖就是用一种叫做“RTV室温加硫型”硅粘结剂粘附在飞机上的。这种在室温下固化的粘结剂可耐零下100度以下,零上1650度的温度,即使在极低或极高的温度下也可保持抗冲击力的弹性,因而被广泛用于宇宙、航天、电子工业等领域。
具体产品
介绍
热塑性树脂改性的环氧树脂具有较好的耐热性。目前,用于·增韧环氧胶粘剂的热塑性树脂主要有聚乙烯醇缩醛、聚碳酸醋、尼龙、聚枫等。聚乙烯醇缩醛是热塑性线性高分子,它与环氧树脂的混溶性好。由于其分子中存在经基,可与环氧树脂中的经基和坏氧基进行醚化反应,从而起到增韧的效果。关长参等网以聚乙烯醇缩醛为“骨架材料”,E5环氧树脂为粘料制成了一种新型结构胶。研究发现:该胶不仅具有聚乙烯醇缩醛一酚醛胶耐久性好的优点,还具有固化中无挥发物、韧性高等优点o彭荣华等用有机硅树脂和聚乙烯醇缩丁醛复合改性环氧E-42,制备出一种新型的环氧结构胶。研究发现:环氧树脂(E-42)用有机硅树脂和聚乙烯醇缩丁醛复合改性后制备的胶粘剂,具有良好的机械性能和耐高温性能。该胶室温下剪切强度可以达到18MPa以上,室温条件下使用时各方面性能优良;150℃时的剪切强度为8.8MPa以上,能够满足被粘接件在150℃下长期工作的要求。此外,该胶的适用面广,可以作为多种材料的结构胶粘剂使用。
聚碳酸醋具有优良的力学性能和热稳定性,能与环氧树脂很好地共溶。由于其分子结构中含有碳酸醋I*基,它可以和胺、醇等形成氢键,也可以和一些含醇、醋等基团的物质发生醋交换反应。郝冬梅等[mil对聚碳酸醋改性环氧树脂体系的力学性能进行了研究,研究发现:用脂肪胺对聚碳酸醋改性后、可以使改性聚碳酸醋大分子很容易进入环氧树脂的网络,对环氧树脂进行增韧。郝冬梅等[mil后来用合成的胺化聚碳酸醋(a-PQ改性环氧树脂以形成新的交联网络体系。以叔胺为固化剂,采用DSC,AFM等测试技术对本体系的玻璃化转变温度、表面形貌和力学性能进行了测试。研究发现:改性体系只有1个玻璃化转变温度,且随着a-PC的加人,改性体系的玻璃化温度从104.0℃降低到83.890。改性体系的力学
性能得到改善,冲击韧性比纯EP提高了ll%。
应用
尼龙是一种韧性很好的材料,分子中有大量的酞胺基和端梭基等,可以和环氧基发生反应,生成新型交联结构的高分子材料。可大大提高环氧胶粘剂的胶接强度和韧性。刘开庆网用石油发酵尼龙作为基本材料,进行了环氧胶粘剂的改性研究,该尼龙是由8-24个碳原子碳链组成的混合二元酸和混合二元胺共聚而成,酞胺键含量低,所以吸水率低于其它尼龙品种,同时具有耐磨系数小,柔韧性好等优点。用该尼龙与环氧树脂混合制得的胶粘剂其剪切强度可以达到45MPa以上。聚矾改性环氧树脂胶粘剂是20世纪70年代研发的一种新型航空结构胶粘剂,与环氧一丁睛和环氧一尼龙等胶粘剂相比,聚矾结构上的独特性(二苯矾基、醚链和异丙叉链)赋予其优良的特性,即二苯矾基赋予聚枫耐热性和抗氧化性;醚链和异丙叉的存在可以改善聚矾的加工性,醚链亦赋予聚枫以韧性。因此,用它改性环氧树脂制备的胶粘剂在很宽的使用温度范围(-55-175cC)内,具有高强度,高韧性的优良综合性能网。杨卉等研究了不同分子量的环氧预聚物对双酚A型双官能团环氧树脂/聚矾(PSF)/固化剂(二氨基二苯基矾,DDS)体系相分离结构的影响。研究发现:环氧预聚物分子量较小时,凝胶点和玻璃化是影响相结构的关键因素;环氧分子量较大时,环氧扩链后粘度的变化则成为抑制相分离的重要因素。电子显微镜(SEM)结果表明改变环氧预聚物分子量可以达到调控相结构的目的,随着预聚物分子量的增大,体系的微区尺寸减小。
近年来,聚酞亚胺增韧环氧胶粘剂的研究也很多。日本大阪市立工业研究所对3种聚酞亚胺(PI)微粒改性环氧树脂体系进行了研究:第一种为球形,粒径约6pm;第二种为不定型,粒径20-35pm;第三种为不定型,粒径10-30Lm。用以改性DGEBA/DDS环氧体系,加人量为10%-20%,玻璃化温度无明显变化(改性前飞=229`0,改性后飞为224-231C),而胶的弹性、韧性却大大增加[3010聚醚酞亚胺是初始相容性良好的热塑性树脂,用其改性环氧树脂可以增加环氧树脂的韧性。甘文君等用四种不同的苯基封端的PEI改性环氧TGDDM体系,研究发现:不同结构的PEI与环氧有不同的相容性,因而其共混体系具有不同的相结构,粘结剂的发展作用与环氧相容性好的可以形成双连续相,有利于提高共混体系的力学性能
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