
人类早期文明就知道使用面糊、动物胶质、沥青等天然材料连接各种材质。
当人工合成的胶粘剂出现后,就像“纸张取代竹简”一样,融入了我们的生活。
胶粘剂适用于不同材质、不同厚度、尤其是超薄材料和复杂结构件的连接。汽车部件间的粘接,食品包装的复膜,衣物布/布&布/膜的贴合,家装板材的拼接……可以说,胶粘剂涉及“衣食住行”的方方面面,扮演着不可或缺的“最佳配角”。

什么是胶粘剂?
能将同种或两种或两种以上同质或异质的制件(或材料)连接在一起,固化后具有足够强度的有机或无机的、天然或合成的一类物质,统称为胶粘剂或粘接剂、粘合剂、习惯上简称为胶。
胶粘剂由主剂和助剂组成。
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主剂
√合成树脂(用量最大的一类粘料):
热固性树脂如环氧、酚醛、 不饱和聚酯、聚氨酯、有机硅、聚酰亚胺、双马来酰亚胺、烯丙基树脂、呋喃树脂、氨基树脂、醇酸树脂等。
热塑性树脂如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、丙烯酸树脂、尼龙、聚碳酸酯、聚甲醛、热塑性聚酯、聚苯醚、氟树脂、聚苯硫醚、聚砜、聚酮类、聚苯酯、液晶聚合物等,以及其改性树脂或聚合物合金等。
√橡胶与弹性体:
橡胶如氯丁橡胶、丁基腈乙丙橡胶、氟橡胶、聚异丁烯、聚硫橡胶、天然橡胶、氯磺化聚乙烯橡胶等。
弹性体如热塑件弹性体和聚氨酯弹性体等。
√天然高分子:
粘料如淀粉、纤维素、单宁、阿拉伯树胶及海藻酸钠等植物类。
√无机粘料:
硅酸盐、磷酸盐和磷酸-氧化铜等。
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助剂
●固化剂、溶剂、增塑剂、填充剂、增韧剂、偶联剂
●其他助剂:引发剂、促进剂、增粘剂、阻聚剂、稳定剂、防老剂、络合剂、乳化剂。
作用:
√固化剂:为了使主体粘料形成网型或体型结构,增加胶层内聚强度而加入固化剂(它们与主体粘料反应并产生交联作用)。
√催化剂:为了加速固化、降低反应温度而加入固化促进剂或催化剂。
√防老剂:为了提高耐大气老化、热老化、电弧老化、臭氧老化等性能而加入防老剂。
√填料:为了赋予胶粘剂某些特定性质、降低成本而加入填料。
√增韧剂:为降低胶层刚性、增加韧性而加入增韧剂。
√稀释剂:为了改善工艺性降低粘度、延长使用寿命加入稀释剂。
胶粘剂的种类



胶粘剂小故事
氰基丙烯酸酯胶粘剂处理伤口


研究表明氰基丙烯酸酯类胶黏剂可以比传统的缝合更快的愈合伤口,且可以杜绝细菌感染。
提醒:用来处理伤口的是医用氰基丙烯酸酯,不是街边小店几块钱买的胶水,后一种除非紧急情况,否则最好不要用……美国人在越战的时候就有用它做战地紧急处理的,但是非紧急情况还是创可贴 / 包扎更靠谱一些。
氰基丙烯酸酯胶粘剂协助警方查案


在警方的犯罪调查中会以超能胶烟熏方法(Super-glue fuming)来查出潜在指纹。其过程如下:
第一步:需要被套取指纹的物品会被安置在一个已加热并且不漏气的容器中。
第二步:在容器中放入超能胶,氰基丙烯酸酯会蒸发,并以风扇使它在容器中循环散布。
第三步:由于指纹上残留的物质譬如氨基酸和葡萄糖会与气化的胶浆起反应,并使指纹呈现。
室内甲醛,为什么胶粘剂总是躺枪?

之所以说胶粘剂是“最佳配角”,因为我们在生活中感觉不到它的存在,可它却真真切切地存在于每个角落。在家装中,它承担着辅材的角色,辅材往往是隐蔽工程。门套、窗套、踢脚线的制作安装、防火板的粘贴、装饰贴皮等家居都会用到胶粘剂的产品。
无论是板材的拼接,墙体的装修,我们只在意外表,却不知“金玉其外,败絮其中”。很多装修队利用业主这样的心理,会选择价格低廉或者不合格的胶粘剂。
以一套70平米,均高2.7米的房子为例,光墙面装修就要用到36公斤胶粘剂。按照行业标准,游离甲醛含量≤5g/kg。换算下来就有0.95 g/m3的甲醛,而人吸入0.6~1.2g/m3的甲醛,就会发生支气管炎、肺部严重损害。可想而知,仅墙面装修这一项中包含的36公斤胶粘剂就会带来严重的健康危害!
我们往往看不到潜在的危害,可怕的是随着时间流逝,各种有害物质,如苯、二甲苯及过量的甲醛分子等会逐渐游离出来,在我们正常呼吸时会进入呼吸道,引发呼吸道疾病,而这些有毒物质更可能进入血液中,导致正常细胞病变致癌。因此,光注意表面材料的环保选择是远远不够的。

是否有无醛胶粘剂?
现代生活人们越来越重视绿色健康的居住环境,随着技术和研发的不断深入,无醛胶粘剂早已问世。生物基胶粘剂,MDI改性胶粘剂和树脂胶粘剂等无醛胶粘剂逐渐进入我们的视线。
现在主要的装修用胶粘剂是使用甲醛和尿素缩聚合成的脲醛树脂(UF)。但是UF自己是不会自己产生多少甲醛的,现在装修甲醛绝大部分是传统生产工艺中没有反应完全的游离甲醛,这些游离甲醛在热固化过程中会集中溢出,造成很大的污染。

就目前而言,有望替代UF的有聚异氰酸酯树脂(MDI)之类的胶粘剂,但是成本较高,适用面也窄。
甲醛含量到底安全不安全,最终还是得看胶粘剂本身的质量。一般合规的胶粘剂,其甲醛含量都不会特别危险的——当然除甲醛措施也是必要的。
“无醛不成胶”在建筑家居中时常成为了“幌子”,成为了用低成本胶粘剂实现装修的“借口”。实现“低醛”需要监管体系的完善,不让不合格胶粘剂流入市场;而实现“无醛”则需要进一步的研发,找到成本相当的“无醛胶粘剂”作“替代品”。
车用胶粘剂知多少?
汽车工业已经成为了仅次于建筑家居以外最大的胶粘剂应用领域,几乎涵盖了所有类型胶粘剂。应用范围越来越广,整车用量比例也越来越高。目前我国每辆轿车用胶约20kg,中型车约16kg,重型车约22kg。轻质金属,复合材料和塑料在汽车上的应用使得汽车用胶粘剂和密封胶的用量持续增长。采用粘接技术可以提高驾乘的舒适性、降噪、减振、减轻质量、降低能耗、简化工艺、提高产品质量,达到其他连接方法所难以达到的效果。

20世纪50年代中期:汽车工业发展缓慢,汽车制造品质不高,胶接密封技术在汽车上的应用处于很低的水平,表现为胶粘剂品种少、用量少、技术含量低。
20世纪80年代中期前:汽车行业用到的胶粘剂、密封胶品种屈指可数。这些低技术含量胶种的使用,既不能保证汽车产品的质量,也给环境和人体健康带来危害,而车身焊装则无用胶要求,也无相应的品种和品质。
20世纪80年代中期后
√我国汽车工业相继引进整车整机和关键零部件制造技术近70项。我国汽车工业出现勃勃生机的同时,也促进了胶粘剂工业的发展。
√1988年引进日产柴车身生产技术,涉及10多种国内没有的车用胶粘剂新品种,东风汽车公司和北京航空材料研究所、航天部襄樊42研究所等研究单位合作,实现了引进车型所需胶粘剂的国产化,满足了新车型的生产需求。
20世纪90年代后:我国汽车胶粘剂产品的研发和应用向着高性能、多品种、系列化和专业化方向发展,汽车胶粘剂行业进入一个高速发展期。
21世纪:轿车已进入寻常百姓之家,国内汽车在打造自主品牌的过程中,满足环保法规要求的汽车胶粘剂、密封胶品种的开发应用已成为人们关注的热点。轻质金属、复合材料和塑料等新材料在汽车上的应用使得汽车用胶粘剂和密封胶用量也持续增长,其中汽车内饰件是胶粘剂用量迅速增长的一个领域。



(一) 汽车运行系统用胶粘剂
汽车运行系统用胶粘剂主要是刹车片粘接用改性酚醛树脂胶黏剂。鼓式刹车片胶粘剂是将制造好的刹车片和钢背粘接在一起,一般采用丁晴橡胶改性酚醛树脂胶粘剂。盘式刹车片胶粘剂是将刹车片粉料压制成冷胚并涂胶,然后与涂胶后的钢背高温短时间定位,再于高温无压下进行后处理,国内目前采用以氧化钙为催化剂制备的盘式刹车片胶粘剂。离合器用胶粘剂除采用以上胶粘剂外,还可以采用有机硅改性酚醛树脂进行粘接。
(二) 汽车动力系统用胶粘剂
汽车动力系统中的发动机铸造时产生的砂眼,各种螺栓的紧固,管路的密封和平面密封等主要采用各种类型的厌氧胶。发动机铸造时产生时产生的砂眼采用水玻璃侵润密封效果差,而采用耐高温厌氧胶侵润可以获得良好的密封效果。高强度的厌氧胶,可以用于发动机缸盖和变速箱双头螺栓,以及不常拆卸的螺栓、集体工艺体、圆柱碗形堵头驱动桥差速器壳连接螺栓、圆轴齿轮与差速器固定螺栓等的固持和密封。此外,汽车垫片不能保证密封性能和联结机件的几何精度,而采用厌氧胶进行平面密封则可以解决这些问题。
(三) 汽车修理用胶粘剂
汽车在使用过程中往往出现这样那样的机械问题,特别是在野外不具备维修条件下,当发动机缸体或水箱出现裂纹以及密封件开裂时,可以采用双组分快速固化丙烯酸胶粘剂、厌氧胶或耐久性能更好的快速固化环氧树脂胶粘剂进行暂时修理,如果内饰、侧边条等开裂,可以使用热熔胶进行粘接,以便暂时维持使用,等到达修理站后再进行彻底修理。
胶粘剂在轻工业中的应用


新买的皮鞋,一打开包装就会闻到一股刺鼻的味道,而且这种味道要很久才会消散。这些皮鞋普遍价格低廉,而这种刺鼻的味道其实就是来自粘合皮鞋的胶粘剂,往往含有多种有毒化学物质。这种气味,消费者都受不了,更别说那些天天在鞋厂工作的工人。
2012年那次“毒胶水”事件,广州共有38例患者发生疑似职业性急性二氯乙烷中毒。然而当事件销声匿迹几年后,广州很多无牌无证私人小作坊生产环境依然恶劣,毒胶水开始死灰复燃……

[别让毒胶水粘住行业发展未来]
广州市荔湾区桥中街河沙村,这里是广州做鞋小作坊最集中的区域之一。工人用手工加工皮鞋,在门口都能闻到一股刺鼻的味道。
鞋厂老板称,由于生产廉价皮鞋,出厂价低,必须控制成本。胶粘剂在做鞋的成本里占到了20%,一般达到国家标准的胶粘剂要150多元一桶,他们只好买便宜的货。
有毒和非毒的胶水,关键就看用怎样的溶剂。正规溶剂型胶粘剂里添加的溶剂是汽油,而小企业添加的却是国家命令禁止的二氯乙烷等剧毒化学品。而成本差距高达50%。
我们国家是制鞋大国,占全世界制鞋总量的60%,每年的胶粘剂用量在40万吨左右,其中85%都是挥发性有机物。挥发性有机物不仅会对人身体造成直接伤害,还会导致细粒子的产生,形成现在很普遍的灰霾。
媒体最先曝出的是某小学学生咳嗽、流鼻血,罪魁祸首竟是校园跑道,很快就有学校操场跑道超标数倍的报道。
常见的塑胶跑道分为聚氨酯类(复合型、混合型、渗水型)、预制型橡胶卷材和水性塑胶几种。聚氨酯类因价格相对便宜,铺设起来方便,市场使用量最大,也是近期“毒跑道”的主角。
目前符合生产标准的厂家使用的是合格的聚氨酯颗粒,而近期曝光出的塑胶跑道,多是黑心商家受利益驱使,大量使用回收聚醚、工业毒石蜡、催干剂等垃圾类原材料,加入便宜的无机填料,最终降低塑胶材料成本,制作一些毒性大、污染大的非达标产品。
“毒跑道”事件曝光后,引发了政府极度的重视,相关地区勒令拆除,检测力度不断加大,可谓“史上最严”。当所有人都把矛头直指塑胶跑道的“黑色颗粒”时,却忽略了其中的“漏网之鱼”……

“毒橡胶跑道”的检测结果是无毒,结果学生出现中毒现象,是检测的问题?还是另有内幕?
如果在施工结束再进行检测或场地使用一段时间后再进行检测,判断跑道的安全性是大打折扣的。因为有毒有害化学含量指标会在建设初期严重超标,但随着时间的推移,内在的有毒有害含量指标会慢慢散发减少。与选择不环保的家装材料一样,通过长时间开窗和采用一些木炭吸收就可以降低有害物质浓度,何况体育场地绝大部分是露天的。
塑胶场地在铺设过程中会产生一些呛人的怪味,那主要是胶粘剂挥发的缘故,一般持续几天就不会有问题了。而那些长久存在气味的无毒塑胶跑道球场只要是使用了质量差的劣质胶粘剂。符合国家标准的胶水一般在19500元一吨,劣质的胶水报价才13000元左右,差到了六七千元。还有些更加便宜的胶水,其危害就更加骇人听闻了。
“毒跑道”涉及胶粘剂、涂料、橡胶颗粒等各个方面,单一地把焦点投向“主角”,却让“漏网之鱼”有机可乘,到最后必然难以实现有效管控。
1940年:德国的研究人员发现三苯基甲烷一4,。4',_4’-三异氰酸酯可粘接金属与丁钠橡胶,在第二次世界大战中使用到坦克履带上。
20世纪50年代以后:Bayer公司开发的Desmodurs和Desmophens按一定量的配置成Polystal系列商品(双组分溶剂型聚氨酯胶粘剂)。它具有可低温固化、粘合强度好以及耐水、耐溶剂、耐低温等优点,是当时最好的胶粘剂。
1953年:美国引进了聚氨酯胶粘剂技术,同时开发以蓖麻油和聚醚多元醇为原料的聚氨酯胶粘剂、聚酯型热塑性聚氨酯胶粘剂。
1968年:美国开发了无溶剂型聚氨酯结构胶粘剂,成功地应用于汽车玻璃纤维增强塑料(FRP)部件的粘接。
1978年:美国开发了单组分湿固化型聚氨酯胶粘剂,并开始在汽车工业与建筑部门应用。
1984年:美国市场上出觋了反应型热熔聚氨酯胶粘剂,解决了聚氨酯胶粘剂使用时的公害问题。
1954年:日本引进德国和美国技术,1960年生产聚氨酯材料。
1966年:日本开始生产聚氨酯胶粘剂,开发成功乙烯类聚氨酯水性胶粘剂。
1981年:日本投入聚氨酯水性胶粘剂的工业化生产。
1956年:中国研制并生产三苯基甲烷三异氰酸酯(列克纳胶),很快又生产了甲苯二异氰酸酯(TDI)、双组分溶剂型聚氨酯胶黏剂。
1966年:后上海新光化工厂将铁锚-10l聚氨酯胶黏剂投入生产,至今仍为我国,聚氨酯胶黏剂中产量最大的品种。
1994年国家正式批准成立“中国聚氨酯工业协会,下设“聚氨酯胶黏剂委员会”,该委员会业已成为全国聚氨酯胶黏剂技术与信息交流的中心。
21世纪后:聚氨酯胶黏剂伴随着在各个领域的应用比例扩大,所占的市场份额越来越大,发展极具前景。

汽车工业技术的发展要求汽车构件轻量化,因此大量采用塑料零部件,特别是高强度的FRP(玻璃纤维增强塑料)和SMC(板材模塑复合材料)。轻量化装配的汽车其燃料效率可从7.1km/L增加到15km/L,车的使用寿命延长到16万公里。由于汽车构件大量采用塑料零部件后需用聚氨酯结构胶与密封胶进行粘接装配,因此每辆汽车平均用胶量达15-23ks。使用最多的胶粘剂是环氧树脂、聚氯乙烯、聚氨酯,其中聚氨酯胶粘剂占总胶量的20%。主要用于汽车挡风玻璃和后窗玻璃的密封、SMC车板和框架的粘接等。
建筑用的密封胶主要是聚硫、有机硅以及聚氨酯,而聚氨酯密封胶对各种建筑材料都具有良好的粘合性,可应用于建筑领域中各部门,并且其价格比有机硅与聚硫密封胶便宜,因此聚氨酯密封胶的需求超过有机硅与聚硫密封胶而占主导地位。
先进国家对环境保护制订了法规,产业部门每年在消除公害问题上都要花去大量经费。随着聚氨酯胶粘剂在工业上的大量使用也带来了公害问题,近年来已开发成功并投人生产的水性聚氨酯胶粘剂、无溶剂聚氨酯胶粘剂以及热熔聚氨酯胶粘剂可代替有毒的溶剂型聚氨酯胶粘剂,但溶剂型胶粘剂有独特之处,在某些场合非用它不可。因此,在短期内不可能全部取消。解决的措施是选用低毒溶剂、提高固含量以及密闭通风操作,以降低有机挥发物的逸出量,并采用溶剂回收装置。
为适应自动化装配线,尤其是机器人施工流水线的需要,胶粘剂的固化速度必须成倍甚至几十倍地提高。聚氨酯胶粘剂的缺点之一是固化速度太慢。通过近年来的努力,开发了一些新的胶种,如快速固化反应性聚氨酯胶、辐射或紫外线固化胶以及反应性热熔胶等。为加快固化速度,除改进胶粘剂主体成分的分子结构和胶的配方以外,还对加热和能源装置进行了大量研究工作。辐射、电子束和紫外线装置的应用已有较长的历史,但因一次性投资较大等原因,至今尚未普及。
聚氨酯胶粘剂在推广使用时,为了适应用户粘接施工的要求,研制开发了一系列相关设备,例如粘稠物料的计量、混合、输送和施胶设备,采用积分装置和机器人,使之操作简便、准确;双螺杆挤出机反应器的问世与商品化,为聚氨酯胶粘剂的合成和改性提供了有效手段。
今后面临的课题是如何设计、制造对环境条件(如水分、空气等)较敏感的单组分聚氨酯胶粘剂的制备、包装和施胶装置,使之操作简便、易控制,更为关键的是保证质量和批间稳定性。今后发展聚氨酯胶粘剂的动力是开拓和扩展应用市场而不是单纯地在胶粘剂的分子结构上开发新领域。因后者投资大,收效慢。为此,国外除进行大量的应用外,还致力于施胶工艺和工具方面的开发。
科学技术迅速发展,工业现代化和城市人口集中,带来了日益严重的环境污染,尤其是化学物质污染引起的环境和生态危机,已成为影响国民经济和社会发展的重要因素。

胶粘剂工业突飞猛进的发展,为社会提供了许多新胶种,同时也给环境带来了新的污染问题。胶粘剂的功能和应用己受到广泛重视,而胶粘剂的环保问题却往往被人所忽视。但在环境意识和健康意识日益提高的今天,对胶粘剂的环保问题的要求将愈加严格,保护环境显得更为重要,生产单位应制造出环保型绿色胶粘剂,使用者则渴望能用上无毒无害的胶粘剂。
胶粘剂的环保问题主要是对环境的污染和人体健康的危害,这是由于胶粘剂中的有害物质,如挥发性有机化合物、有毒的固化剂、增塑剂、稀释剂以及其他助剂、有害的填料等所造成的。
挥发性有机化合物(VOC)

这些易挥发性的物质排放到大气中,危害很大,而且有些发生光化作用,产生臭氧,低层空间的臭氧污染大气,影响生物的生长和人类的健康。有些芳香烃溶剂毒性很大,甚至有致癌性。
有毒的固化剂机增塑剂

有毒害的填料

有毒有害的助剂



环境保护是保证21世纪经济持续发展和人类健康生存的关键。胶粘剂工业对环境的影响负有重大责任,及早采取有力措施是一种明智之举。首先需要转变传统观念,不能只图眼前的局部利益,而忽视了对生态环境的破坏;不能只顾暂时的经济效益,而以牺牲环境为代价,胶粘剂工业在追求经济效益的同时,更应注意社会效益和环境效益,在环境保护方面做出新的贡献。


1、发展环保型胶粘剂
为了避免对环境污染和生态破坏,发展低污染或无污染的环保型胶粘剂已势在必行。所谓环保型绿色胶粘剂,是指对环境无污染,对人体无毒害,符合“环保、健康、安全”三大要求的胶粘剂。

2、水性化
胶粘剂的水性化就是以水为溶剂或分散介质制得水基胶粘剂,由于不用有机溶剂,从而杜绝了溶剂污染。应当指出,不是所有水基胶粘剂都无污染,如脲醛胶和107胶也是水性胶,污染却很严重。
水性复膜胶已开始代替溶剂型复膜胶,无毒性、不燃烧、无公害、使用安全。
日本研制成功新型水性聚氨酯胶粘剂,适用于汽车内部装修:完全有可能取代现行通用的溶剂型胶粘剂,非常有益于改善环境。
水性胶粘剂以无毒害、不污染而倍受青睐,但其不足之处是干燥速度慢、耐水性差、防冻性不好。应当增高固体部分、加快干燥速度,采用交联方法,提高干燥速度和耐水性,以扩大它的应用。

3、无溶剂化
无溶剂化系指胶粘剂中不含溶剂,因无溶剂向大气挥发,不会造成污染和危害。绝大多数环氧胶、厌氧胶、α—氰基丙烯酸酯胶、需氧改性丙烯酸酯结构胶粘剂、无溶剂聚氨酯胶、光固化胶粘剂都属无溶剂型品种。

4、固体化
胶粘剂的固体化是以固态形式使用,如热熔胶、热熔压敏胶、水溶粉状胶、反应型棒状胶、办公用固体胶棒等,在涂布和粘接过程中都无挥发物放出,完全没有环境污染。

5、低毒化
溶剂型胶粘剂干燥速度快、耐水性好,虽污染和毒性较大,但目前尚不能完全被水基胶粘剂取代,可采用低毒或无毒溶剂,如环己烷、醋酸乙酯、丁酮、1,1一二氯乙烷、碳酸二甲酯等,制成无毒或低毒的溶剂型胶粘剂,国内市场己出现了鞋用无“三苯”聚氨酯胶粘剂、鞋用无“三苯”接枝氯丁胶粘剂、无“三苯”SBS型特效万能胶。
结语:
胶粘剂属于新领域精细化工产品,一直以来扮演着生活中的“最佳配角”,给我们创造了无限的价值,却往往被人忽略和遗忘。最后,引起关注的焦点竟然是环境污染和健康危害。
究竟是可爱又迷人的“反派角色”,还是生活不可或缺的“实力派“,我想我们心里已有答案。当然,未来面临我们最迫切的问题是:扩大低毒无毒胶粘剂的应用范围,并努力降低它的价格。随着水性聚氨酯等环保型胶粘剂的陆续诞生,希望能褪去胶粘剂“阴森森”的面具,让我们重新认识它。
文章来源:率捷咨询


