胶粘剂也称粘合剂,俗称胶,是一种具有优良粘合性能和界面浸润性能的高分子物质,它可以通过物理与化学外用将不同的材料粘接在一起。胶粘剂和涂料是高分子产业中除塑料、纤维、橡胶三大产业之外的另外二类较小的高分子产业。
人类早期使用的胶粘剂,主要是天然高分子物质。古埃及人在5000年前已使用蛋清、树胶或蜂蜜作胶粘剂,我国在公元533-544年间完成的“齐民安术”一书中,记载有淀粉粘合剂和动物胶的煮制技术,明代“天工开物”一书中记载了以糯米浆和石灰制造建筑用粘合剂的技术,此技术用于明代长城的修筑。我国于宋代(公元1053年)在福建泉州海滨洛阳桥(又称万安桥)的建造中,使用牡蛎的分泌物来粘接桥基和桥墩,此桥至今仍坚固完好,这是使用生物粘合剂的范例;天然橡胶于18世纪在南美洲也曾被用做粘合剂。
近代粘合剂工业始于20世初,1912年美国用酚醛树脂做胶粘剂制造胶合板,之后陆续出现脲醛树脂,聚乙烯醇、氯丁橡胶、丁苯橡胶、聚异丁烯、三聚氰胺、环氧树脂等合成树脂胶粘剂。
我国于1958年开始建立胶粘剂工业,目前已能生产环氧、酚醛、氨基树脂、有机硅、橡胶类和丙烯酸类合成粘合剂。预计到2005年合成粘合剂产量可达500万吨/年。
胶粘剂的种类及用途
采用合成的方法制得的合成胶粘剂既能很好地连接各种金属和非金属材料,又能对性能相差悬殊的基材如金属和塑料、水泥和木材、橡胶和帆布等实现良好的连接。其效果为铆接、焊接所不及,并且工艺简单,其应用已涉及到木材加工、建筑、轻纺、航空航天、汽车和船舶制造、机械、电子电器以及医疗卫生和日常生活等领域,在国民经济的各个领域中都起着重要的作用。
胶粘剂的主体成分可以是无机物,也可以是有机物,大部分是以合成高分子材料为主体的合成胶粘剂,常用分类方法如下:
(1)按化学成分分类:这是一种比较科学的分类方法,它将胶粘剂分为有机胶粘剂和无机胶粘剂。有机胶粘剂分为合成胶粘剂和天然胶粘剂。合成胶粘剂有树脂型、橡胶型、复合型等;天然胶粘剂有动物、植物、矿物、天然橡胶等胶粘剂。无机胶粘剂有磷酸盐、硅酸盐、硫酸盐、硼酸盐等多种。
(2)按形态分类:可分为液体胶粘剂和固体胶粘剂。有溶液型,乳液型、糊状、胶膜、胶带、粉末、胶粒、胶棒等。
(3)接用途分类:可分为结构胶粘剂,非结构胶粘剂和特种胶粘剂(如耐高温、超低温、导电,导热、导磁,密封等)三大类。
(4)接应用方法分类:有室温固化型、热固型、热熔型、压敏型、再湿型等。
随着胶粘剂应用领域的扩大,在不同领域应用的专用胶粘剂愈来愈多,许多生产经营部门已把胶粘剂分为汽车用胶、建筑用胶、包装用胶、木材用胶等。
世界发达国家合成胶粘剂工业已进人成熟期:1998年全球胶粘剂销售量已超过12Mt,其中美国占40%,欧洲占35%,日本占10%,其他占15%。销售量以3.2%的速率增长。1998年全世界胶粘剂销售额320亿美元,平均增长约4.5%。
新胶粘剂及新技术
目前世界合成胶粘剂发展的趋势表现为以下三方面:
第一,环保型合成胶粘剂发展迅速。随着环境保护法规的日趋严格,各发达国家大力研制水基和热熔型等无溶剂胶粘剂。1998年发达国家的合成胶粘剂市场上,水基胶占50%,热熔胶约占20%,而溶剂类胶粘剂仅占20%。未来全球合成胶粘剂市场将以低污染的水基胶和热熔胶为主,环保型合成胶粘剂将是市场的抢手货。
第二,高性能合成胶粘剂增长很快。高性能合成胶粘剂,一是产品要求同时具有良好的力学性能和功能性;二是生产线上所要求的工艺具有可操作性。目前,由于建筑业和汽车业对胶粘剂质量的要求严格,施工条件要求苛刻,发达国家致力于开发高性能、高质量的新型胶种.并取得了很大的进展。近年来,发达国家合成胶粘剂产量的年增长率虽然很低,有些品种的产量甚至在下降,但销售额却增长较快,其原因主要就是开发的高性能合成胶粘剂带来了巨大的经济效益。高性能合成胶粘剂包括环氧,有机硅、聚氨酯及新型改性丙烯酸胶粘剂等。
第三,施工工艺和施胶设备不断更新,对胶粘剂提出更高的要求。为了提高产品质量,简化操作工艺,提高施工效率,发达国家已经研制开发出一系列专用设备,不仅给合成胶粘剂用户提供了更好的施工手段,也对胶粘剂工业提出了更高的要求,为其持续发展创造了重要条件。
目前我国合成胶粘剂行业发展趋势有三个方面:一是合成胶粘剂产业正在加快规模、结构的合理调整,实现合成胶粘剂行业的大规模重组,使生产要素向优势企业集中,实现胶粘剂生产的集约化、规模化;二是环保型胶粘剂将成为合成胶粘剂的主流;三是高性能胶种将迅速发展。
研发趋势
目前世界合成胶粘剂发展的趋势表现为以下三方面:
第一,环保型合成胶粘剂发展迅速。随着环境保护法规的日趋严格,各发达国家大力研制水基和热熔型等无溶剂胶粘剂。1998年发达国家的合成胶粘剂市场上,水基胶占50%,热熔胶约占20%,而溶剂类胶粘剂仅占20%。未来全球合成胶粘剂市场将以低污染的水基胶和热熔胶为主,环保型合成胶粘剂将是市场的抢手货。
第二,高性能合成胶粘剂增长很快。高性能台成胶粘剂,一是产品要求同时具有良好的力学性能和功能性;二是生产线上所要求的工艺具有可操作性。目前.由于建筑业和汽车业对胶粘剂质量的要求严格,施工条件要求苛刻,发达国家致力于开发高性能、高质量的新型胶种.并取得了很大的进展。近年来,发达国家合成胶粘剂产量的年增长率虽然很低.有些品种的产量甚至在下降,但销售额却增长较快,其原因主要就是开发的高性能合成胶粘剂带来了巨大的经济效益。高性能合成胶粘剂包括环氧,有机硅、聚氨酯及新型改性丙烯酸胶粘剂等。
第三.施工工艺和施胶设备不断更新,对胶粘剂提出更高的要求。为了提高产品质量,简化操作工艺,提高施工效率,发达国家已经研制开发出一系列专用设备,不仅给合成胶粘剂用户提供了更好的施工手段,也对胶粘剂工业提出了更高的要求,为其持续发展创造了重要条件。
目前我国合成胶粘剂行业发展趋势有三个方面:一是合成胶粘剂产业正在加快规模结构的合理调整,实现合成胶粘剂行业的大规模重组,使生产要素向优势企业集中,实现胶粘剂生产的集约化、规模化;二是环保型胶粘剂将成为合成胶粘剂的主流;三是高性能胶种将迅速发展。
(供稿:胡汉杰)
主要参考文献:
1.《石油化工技术进展》 王基铭 袁晴棠 主编 2002年出版
2.《高分子科学技术发展简史》 钱保功 王洛礼 王霞瑜 编著 1994年出版