当今胶粘剂发展趋势
时间:2006-08-22
1 引 言
随着经济和科学的发展,胶粘剂需求量愈来愈大,已进入工业、农业、交通、医学、国防和人民日常生活各个领域,在国民经济中发挥愈来愈大的作用,胶粘剂工业已发展为一个独立的新兴部门。中国是人类文明史上使用胶粘剂最早国家之一《周易参同契》等古书上均有胶粘剂制造和使用的记载,许多出土文物表明5000年前我们祖先就会用粘土、淀粉和香松等天然产物做胶粘剂,4000千多年前就会用生漆做胶粘剂和涂料制造器具,3000年前的周朝已用动物胶作木船的填缝密封胶,两千年前的秦朝用糯米浆与石灰作砂浆粘合长城的基石,使万里长城成为中华民族伟大文明的象征之一,公元前200年东汉时期用糯米浆糊制成棺木密封胶,配以防腐剂,使马王堆古尸出土时肌肉及关节仍有弹性,足见中国胶接技术之高超。1958年我国建立起自己的合成胶粘剂工业,目前我国已能生产环氧、酚醛、氨基树脂、聚氨酯、有机硅、橡胶和丙烯酸酯等各类合成胶粘剂,品种已达1500余种1982年在北京举办的全国胶粘剂新产品展览会上,已展出了13个省市110个单位研制的600多种产品。可以预计,党的十五大之后,随着国民经济和科学技术的蓬勃发展,我国胶粘剂工业一定出现更令人可喜新局面。
2 发展趋势
2 1 品种日新月异
产品逐年聚增现代化工业迅速发展,天然胶粘剂不论在品种、性能,还是产量方面均不能满足大工业发展和人类生活的需要,本世纪30年代开始,随着合成高分子材料的发展,出现了合成胶粘剂,如今合成胶粘剂已占整个胶粘剂产量的80%。
近20年来,国内外胶粘剂及其技术理论发展十分惊人,可谓品种日新月异,性能指标不断推陈出新,产量逐年剧增,应用愈来愈广泛。例如,日本的三建(ＳＡＮＫＡＮ)公司80年代就有1700余种,德国汉高(ＨｅｎＫｅｌ)公司超过1000种,美国杜邦(Ｄｕｐｏｎｔ)公司有500种,英国博斯帝克(Ｂｏｓｔｉｋ)公司达450种,我国1982年超过600种,1984年达1847种,1985年达3500种,目前主要胶粘剂,国外有的,我国基本也有,性能也相差无几,但价格和应用上差别较大。从世界角度看,胶粘剂不仅品种和产量增加很快,而且性能也显著提高。仅以古老品种环氧树脂而言,已取得长足进步,日本研制的耐高温环氧胶,200℃固化后,最高使用温度可达537℃,法国研制的环氧胶,室温固化后可在300℃使用,我国也研制出350℃下使用的耐高温环氧胶,现在环氧胶固化速度已大大加快,已有2-3分钟凝胶,10分钟左右可达固定强度的品种,适用应急修补,以液体活端基橡胶与环氧树脂并用,粘接铝合金,室温下固化,剪接强度达25 48～29 40ＭＰａ,剥离强度大于0 49～0 78ＭＰａ。
现已出现第二代环氧树脂胶粘剂,粘接强度比一般结构胶高2倍。以2-氰基丙烯酸脂为主体的瞬干胶发展很快,已研制出强度高,韧性好,抗冲击和用于粘接细孔材料的胶。第二代丙烯酸胶粘剂(ＳＧＡ),不仅固化速度快,而且强度更高,无需混合(可分别涂在被粘物表面),使用方便,且可用于油面粘接,最近国外已研制出耐热(180℃)ＳＧＡ,气味也有很大改进。第三代丙烯酸脂(ＴＧＡ)也早已研制出来,采用光引发粘接,即谓紫外固化胶粘剂。胶粘剂产量与日俱增,70年代世界主要工业国家胶粘剂生产增长率为5%～10%,80年代以来呈现蓬勃发展势头,如美国,胶粘剂产值达39 9亿美元,占世界胶粘剂市场的40%,直至1994年,年均增长率为4 5%,日本1996年胶粘剂产量比1985年增长5 1%达77 9万吨。
2 2 生产与科研紧密结合
科学技术是第一生产力,尊重知识,尊重科技人才,走“科技兴厂、兴业、兴国”之路,始终以新技术新产品占领市场,已成社会共识,现今国内外许多中型以上胶粘剂生产厂均附设科研机构,主要结合本厂生产实际和主市场需要,开发第二代和第三代新产品,研究自己的技术诀窍,在性能和成本上下功夫,开创独具特色的新品种,我国已出现生产厂,大专院校,科研院所,粘接学会(或协会)密切结合的新局面,科研工作直接或间接为生产服务,研究课题可以来自生产实际,来自产品国产化要求,也可以由研究人员,在查阅文献市场调查的基础上,自己提出,胶粘剂是一种复杂体系,除了基料外,还要有其他组分,某些组分间作用可能是相反,且处于胶粘剂体系内,这就要求科技人员在配方设计中必须进行科学的综合平衡,以求配方获得力学上稳定,主要功能最优,其他功能均能满足要求。中试生产和放大生产可以到生产厂进行,检验实验室研究成果的实用性和工艺合理性,不断完善产品性能指标。
2 3 研究新的粘接技术和工艺
微胶囊技术:发展单组分包装的胶粘剂,一直为人们所关注,通常采用两个途径,即一是用潜伏性固化剂提高贮存期;另一途径是将固化剂或促进剂包封在微胶囊中,配制成稳定的单组分胶液,使用时微微加压胶囊破裂,固化剂或促进剂与主体胶接触迅速固化。改进涂胶技术:由于水基胶粘度低,应用受到限制,采用双液混喷新技术,可获满意效果,其中一液是以丙烯酸乳液为主剂,另一液是能使乳液产生凝聚的有机金属盐溶液,涂布时采用双头喷雾枪,在空中混合,涂布于被粘接物表面,很快凝聚,产生初粘力,达到与溶剂型相似的效果,此技术目前用于汽车顶板、水箱、冷库隔热层的粘接。目前有些国家正在本着节能、快速固化、无公害的原则,大力采用紫外线或电子束固化新工艺,由于紫外线能量低,穿透力差,故要求被粘物要具有透光性,并加光引发剂吸收紫外线,形成激发态分子或活性自由基,从而导致不饱和高聚物进行接枝、交联等反应达到固化目的。
2 4 生产规模中小型化
产品追求高附加值胶粘剂属于精细化学品,生产属精细化工范畴,特点是生产量小,需求品种多,产品更新换代快,适宜中小型企业生产,中小型企业可随社会需求及时灵活调整,据报导各国胶粘剂生产厂职工在百人以下的占50%以上,千人以上的大厂绝大多数属于兼营,如美国的Ｄｕｐｏｎｔ公司,3ｍ公司,ＢＡＳＦ公司等,有些国家本身无资源,在世界石油危机,价格猛提的形势下,迫使它们生产高附加值产品,如氰基丙烯酸酯瞬干胶,热熔胶,工程结构等特种胶,以求利用高难技术增强在国际市场上的竞争力,获取优势。
2 5 基础理论研究日受重视
胶粘技术历史悠久,但胶粘机理、界面化学等基础理论研究工作是近年来才开始的,特别是近20年来,国内外研究者对胶接原理,提出多种学说,如机械论、吸附论、扩散论、静电(电子)论、弱界面层理论、化学键理论、分子理论、电磁理论和配价键理论等,但由于胶接过程是一个复杂的物理化学过程,胶接强度不仅取决于胶粘剂性质和被粘表面的胶接特性,而且和接头设计,接头成型工艺等密切相关,还受周围环境的影响,各种相关因素的变化都会影响接头胶接强度和测试结果,给揭示胶接机理带来困难,用上述任何一个理论都不能圆满解决胶接过程的复杂现象,而只能说明部分现象和问题,更不能完全说明材料的化学结构与胶接特性之间的定量关系,这些都需理论研究的进一步深化。实践证明,重视基础理论研究,从胶接机理上弄清胶接本质,在基础理论指导下,胶粘剂研制工作者方可研制出性能更高,用途更广泛新胶粘剂,基础理论研究是长远起作用的,在重视应用研究的同时更应重视基础理论研究,占领制高点,掌握主动权,将胶粘剂工业不断推向新台阶。
2 6 市场动态走向
2 6 1 木材加工业仍是应用大户
随着现代木材加工业的进展,木材胶粘剂用量日益扩大增多,木材胶粘剂已成为木材加工业及木器制造业的支柱,如胶合板、木屑板、装饰板、家具和办公用品等都大量使用胶粘剂,全世界木材胶粘剂产量占胶粘剂总产量的3/4,如美国约60%的合成胶粘剂用于木材加工业,俄罗斯为79%,日本为75%,在我国60%～70%的胶粘剂也用于木材加工业。
2 6 2 特种胶粘剂日受青睬
胶粘剂作为一种新的联接材料已在宇航、汽车、造船、机械制造、无线电和电器仪表等许多领域获得广泛应用,然而,由于科学技术迅速发展,对胶粘剂性能指标提出了一些更高要求,如良好的导电性,耐酸碱性,优良的光学性能,真空密封性能,应变传递性能以及对生物体组织有较佳的适应性能等,特种胶粘剂就是具有上述某种性能的一类胶粘剂。特种胶粘剂具有独特作用,日受青睬,如阿波罗飞船上的指挥舱登月舱用的钛铝合金蜂窝夹层结构,采用耐高温的环氧-酚醛胶粘剂合,卫星与飞船飞越或重返大气层时,外表的耐高温烧蚀材料与容器的固定,火箭液体燃料,-235℃时保温材料与容器固定,其中的耐高温胶粘剂与超低温胶粘剂是必不可少的重要材料,价格多贵也得用。常见特种胶粘剂还有真空胶粘剂、应变胶粘剂、导电胶粘剂、光学胶粘剂、耐酸碱胶粘剂和医用胶粘剂等。
3 结束语
胶粘连接方法与传统连接方法相比具有独特优点,胶粘剂处处使用,时时使用,胶粘剂工业的经济效益十分可观,不断研制开发新产品已势在必行。但要注意以下几个策略:
(1)论证策略:要考虑市场动向和本地资源开发,要考虑环境保护和节约能源等,切忌闭门造车,盲目上马。
(2)质量策略:在某种意义上讲,“质量是生命”,产品质量与产品竞争力成正比,无凝,质量高信誉也高,竞争力强。
(3)成本策略:在新产品研制过程中要尽量降低成本,以价廉质高的优势扩大营销,占领市场,这就要求管理工作者和研制工作者加强管理,改革工艺,降低成本。
(4)服务策略:周到的技术咨询服务等是新产品在市场竞争中取胜的重要一环。
(5)时效策略:“时间就是金钱”,开发计划确定之后要立即组织实施,切忌坐失良机,在产品的成熟期,就要着手对产品进行改进增加功能,提高性能,扩大产品的适应性、方便性和安全性,延长产品使用周期。同时,信息要灵,反应要快,决策要准,可以预计,中国的胶粘剂工业将会飞跃发展,前景更美好。
