胶黏剂的种类及应用

概述【1】

胶黏剂是通过界面的粘附和内聚等作用，使两种或两种以上的材料粘接在一起的一类天然或合成的有机或无机物质，具有使用方便、快速、经济和节能等特点，而且粘合接头光滑、应力分布均匀、强度好、重量轻，还具有密封、防腐、绝缘、胶接工艺简单、操作方便等优良特点。广泛应用于建筑业、纸制品及包装、制鞋、汽车、电子、家用电器、住房设备、航天航空、医疗卫生和新能源等行业，同时也是电力系统中不可或缺的材料之一。

分类【1】

胶黏剂的种类繁多，组分复杂，按化学成分可以分为无机胶黏剂、环氧树脂胶黏剂、三醛胶黏剂、聚氨酯胶黏剂、丙烯酸酯胶黏剂、改性酚醛胶黏剂、聚醋酸乙烯胶黏剂等；按应用方法可分为热固型、热熔型、室温固化型、压敏型等；按应用对象分为结构型、非结构型或特种胶；按形态可分为水溶型、水乳型、溶剂型以及各种固态型等。

种类及应用【2】

1.氯丁胶黏剂因其性能优异、用途广泛、价格低廉,一直倍受众多企业的青睐,被广泛用于制鞋业、建筑装潢和汽车制造等行业。

2.VAE乳液胶是醋酸乙烯(VAc)和乙烯(Ethylene)单体乳液共聚物的简称,以它为基料加入增黏剂、增稠剂、交联剂、填充剂后制成VAE乳液胶黏剂。由于VAE胶黏剂具有初黏性和湿黏性好、固化速度较快、贮存稳定、耐水性、耐候性好、不易老化、无毒、无害、含醛量小于3.8× 10- 6,易于改性获得新的性能、可粘接多种材料、使用安全方便等优点而被广泛应用于无纺布、静电植绒、PVC膜、建筑装修、地毯背衬、纸塑复合、商品标签、家具制造、食品包装、热熔封装、迟效胶等多种领域。

3.热熔胶是一种环保型胶黏剂,因产品本身是固体,便于包装、运输、贮存,无溶剂、无污染,以及生产工艺简单、高附加值、粘接强度大、速度快等优点而倍受青睐。

4.聚氨酯胶黏剂包括聚氨酯溶液、水分散液和水乳液三种。水性聚氨酯不含溶剂,是绿色的安全产品,由于其无毒、不易燃烧、不污染环境、节能、安全可靠、易操作和改性等优点,使它在织物、皮革涂饰、木材加工、建筑、造纸等行业得到广泛应用.

5.汽车用胶黏剂有其自身的特点,一方面在性能上要达到汽车质量和使用寿命的要求,另一方面还应该满足大批量、快节奏生产工艺的需求,要有良好的施工工艺性能及其同工艺介质的适应性。从汽车整个制造过程所涉及的工作部位和功能角度出发,汽车用胶黏剂主要包括:车体用胶黏剂、车内装饰用胶黏剂、挡风玻璃用胶黏剂、刹车蹄片胶黏剂、离合器片胶黏剂、结合面液态封面胶和车体底盘用胶黏剂。

6.有机硅胶及其改性胶具有良好的耐温性、耐老化性、防水性、耐候性、电气绝缘性、耐化学试剂性、抗伸缩疲劳强度高、永久变形小,无毒等特点,其主要应用于电子、机械、航空、建筑、医疗、和通信行业的粘接、涂覆、灌封。尤其是在航天领域,由于有机硅材料良好的耐高低温、耐紫外线、耐辐照、绝缘、透光率高等性能,被认为是最理想的空间材料。重要的有机硅胶黏剂有树脂型和橡胶型两类,硅树脂一般需高温固化,且固化时间长,粘接性差,耐溶剂性、配伍性差、生产成本高等因素限制了它的推广应用,因此可以采用有机树脂与其共聚改性的方法使其性能得以改善,以便有更广的应用范围;硅橡胶可分为高温硫化硅橡胶和室温硫化硅橡胶,由于高温硫化硅橡胶的胶结强度低,加工设备复杂,极大地限制了它的应用,室温硫化硅橡胶具有耐氧化、耐高低温交变、耐湿性、优良的电绝缘性、使用方便等特点,使其在无线电工业、航空航天、医学、建筑、汽车行业等领域都有广泛的应用。

表1为不同种类合成高分子胶粘剂的比较

应用【1】

在国外，胶黏剂发展迅猛，在新能源、汽车、航天航空等行业上都有新的发展与应用。如将聚氨酯胶、环氧树脂胶、丁基橡胶、硅酮密封胶及PVC胶（聚氯乙烯可塑胶黏剂）应用于汽车中，将酚醛胶黏剂应用到民用客机上，将环氧胶黏剂应用于新能源风力发电叶片上，将甲硅烷基聚合物胶黏剂应用到海洋船舶上。还有可再生、无毒无害的生物质胶黏剂，如植物蛋白胶黏剂可应用于纺织、纸箱包装及水基涂料等行业，此类可再生、环保型的绿色胶黏剂已成为国外的研究热点及今后主要的发展方向。

随着电子元件朝小型化、微型化和集成化等方向的发展，既能有效粘接各种材料，又具有导电性能的胶黏剂引起了国外众多电子工业研究人员的关注，如可作为替代含锡焊料的各向同性胶黏剂(ICAs)以及可用于平面显示器和半导体包装材料的各向异性导电胶黏剂已得到初步应用。
目前，国内胶黏剂使用量的是三醛胶（包括脲醛、酚醛和三聚氰胺甲醛树脂胶）、中低档环氧树脂胶和乳液型胶，主要应用于建筑、建材和室内外装饰装修行业，其次是包装、标签、木材加工、交通运输行业和装配行业。而新能源、汽车、航天航空等新兴行业所需的高性能、高附加值的胶黏剂产品如有机硅橡胶、高性能环氧树脂胶、高性能改性聚氨酯胶、低甲醛脲醛胶、环氯丁橡胶、VAE乳液胶（醋酸乙烯及乙烯单体乳液共聚物）及其改性胶黏剂、PVC胶黏剂等大部分还依赖于进口。

胶黏剂在电力系统中的应用：

（1）胶黏剂在电力系统中的应用

由于胶黏剂具有良好的隔热性和电绝缘性，在电力系统中的应用也越来越广泛，主要应用于电力充油设备的堵漏、电力电线杆的修补、电力电子器件及风电叶片的胶粘密封等。常应用于电力系统中的胶黏剂有丙烯酸酯胶、聚氨酯胶、改性环氧树脂胶、有机硅胶等高性能胶黏剂。

丙烯酸酯胶具有干燥成型迅速，透明性好，对多种材料具有良好的粘接性能，且耐候性、耐水性、耐化学药品性好等特点。特别是对疏水表面材料具有优良的粘接性，以及更优良的耐大气老化性能。因此丙烯酸酯胶常应用于电力充油设备的快速堵漏中。

电力系统中电子器件的密封非常重要，密封不好容易引起漏电。因此密封材料需要高散热性的导热绝缘材料，环氧树脂胶的电阻大、耐电压、导热系数大，适用于电力系统中电子器件的密封。

HK-l建筑胶黏剂则是由环氧树脂乳液、复合固化剂组成的A、B双组分胶黏剂，本质上是一种环氧树脂胶黏剂，此胶黏剂耐高温、韧性好、耐电压，是修补维护电线杆的良好材料。

环氧树脂胶黏剂及有机硅胶黏剂逐渐应用于风电、太阳能等新能源发电设备上，主要用于风电叶片壳体与芯材及上下半叶片壳体的粘接，并将壳体缝隙填实，合模加压固化后制成整体叶片。

硅橡胶拥有持久的耐侯性和防紫外线辐射特性，同时具有良好的电气绝缘性能和阻燃性，目前有机硅橡胶系列主要有瓦克公司ELASTOSILRSolar3210及RTV-2有机硅胶黏剂，主要用于太阳能光伏组件基材（如玻璃、铝TedlarR、PVF、PVDF、PPO、PPS等)的粘接、太阳能组件边框的密封、接线盒的灌封、电源逆变器以及光伏电池的封装等。

（2）电力系统对专用胶黏剂的要求

对于这种堵漏胶黏剂的选择，主要有以下5点要求：①对铝、钢铁和陶瓷的粘接性好，具有一定韧性；②具有足够大和持久的粘接力，特别是要求有较好的拉伸强度；③固化后胶层必须致密，且具有良好的防水性与耐候性，用于变压器堵漏时还要求耐油性能好；④适合现场施工，常温固化，且固化时间短；⑤表面处理要求低。具有这些优点的堵漏胶黏剂多为丙烯酸酯胶。

用于电力系统中电子元件密封、组件边框密封的胶黏剂要求具有良好的绝缘性、阻燃性、耐候性，主要胶黏剂为环氧树脂胶。

另外风能发电系统及太阳能发电系统对胶黏剂的选择要求较高，风电系统所采用的胶黏剂要求：①较高的剪切强度和韧性，能够承受每个叶片的离心力；②优异的操作特性，如不坍落、易泵输等；③高抗压性能、耐疲劳性能和抗老化性能；④卓越的缝隙填充能力，能适合不同厚度的粘接带；⑤低放热和低固化收缩率；⑥良好的粘接能力。普通胶黏剂很难满足这些要求，目前应用于风电系统上的多为改性环氧树脂胶黏剂、改性聚氨酯胶黏剂或改性丙烯酸酯胶黏剂。

应用于太阳能发电系统中的胶黏剂除了要求保证良好的粘接性、耐高低温性能、耐老化外，还要求具备优良的防紫外线辐射特性和电绝缘性等。另外与传统发电站相比，太阳能发电站中需要增加一个高聚光太阳能发电系统，该系统要求胶黏剂具备优良的透光性能，目前只有硅橡胶胶黏剂能满足要求。

（3）电力系统用改性胶黏剂

在胶黏剂树脂改性方面，由于有机硅胶黏剂对硅酸盐类无机非金属材料如陶瓷、玻璃等元件具有较好的粘接作用，因此采用有机硅对聚氨酯胶黏剂进行改性，可增强聚氨酯胶黏剂对硅酸盐类材料的粘接作用，如改性胶黏剂广泛应用于瓷瓶和金属法兰结合部。而且有机硅改性密封胶的预聚体分子链中不饱和键含量极低，具有优良的耐候性和耐紫外线等。同时由于硅氧烷交联和聚氨酯化学结构在耐化学品性能上的协同效应，使此类改性密封胶具有良好的耐水解性和耐化学品性能，其耐热和耐久性也优于常规的胶黏剂产品，因此该胶黏剂广泛应用于各种工业设备如变压器、油浸式电力设备及发动机的密封。

在填充改性方面，酚醛树脂的改性比较常见。如酚醛树脂含有大量极性的羟甲基使其对金属和非金属都具有较好的粘接作用，其耐油、耐水、耐化学品性能及电气绝缘性能也较为突出，可应用于绕组线圈、电容、电阻变压器等的绝缘密封胶。但热固性酚醛胶黏剂固化过程中易产生体积收缩和内应力，使粘接强度下降，通过SiC填料的填充改性可在一定程度上消除内应力，同时可使酚醛胶黏剂获得较理想的高温粘接性能，有利于在高温发热的电力系统元件中推广应用。

主要参考资料

[1]周舟,何铁祥,冯兵,彭琳峰.胶黏剂的发展及其在电力系统中的应用[J].绝缘材料,2015,48(01):6-9.

[2]闫华,董波.我国胶黏剂的现状及发展趋势[J].化学与粘合,2007(01):39-43.