環(huán)氧樹脂膠黏劑的品種很多,其分類的方法和分類的指標(biāo)尚未統(tǒng)一。按膠黏劑的形態(tài)可分為無(wú)溶劑型膠黏劑、有機(jī)溶劑型膠黏劑、水性膠黏劑(又可分為水乳型和水溶型兩種)、膏狀膠黏劑、薄膜狀膠黏劑(環(huán)氧膠膜)等﹔按固化條件可分為冷固化膠、熱固化膠及光固化膠、潮濕面及水中固化膠、潛伏型固化環(huán)氧膠等﹔按粘接強(qiáng)度可分為結(jié)構(gòu)膠、次受力結(jié)構(gòu)膠和非結(jié)構(gòu)膠;按用途可分為通用型膠黏劑和特種膠黏劑;按固化劑的類型可分為胺固化環(huán)氧膠、酸酐固化環(huán)氧膠等;還可按組分或組成來(lái)分類,如雙組分膠和單組分膠,純環(huán)氧膠和改性環(huán)氧膠(如環(huán)氧-尼龍膠、環(huán)氧-聚硫橡膠、環(huán)氧-丁腈膠、環(huán)氧-聚氨酯膠、環(huán)氧-酚醛膠、有機(jī)硅-環(huán)氧膠、丙烯酸-環(huán)氧膠)等。
一、通用環(huán)氧樹脂膠黏劑
通用環(huán)氧樹脂膠是指可在常溫下固化,使用方便,對(duì)多種金屬、非金屬材料具有良好粘接性的膠種(這種膠經(jīng)加熱后性能更好)。固化的膠層有一定的耐溫、耐水、耐化學(xué)品性,主要用于承受力不大的零部件,用于一般設(shè)備零件的定位、裝配及修理。以脂肪族胺類、芳香族胺類、改性胺類、低分子聚酰胺為固化劑的大多數(shù)通用型環(huán)氧樹脂膠黏劑屬于這一類。
通用型環(huán)氧樹脂膠黏劑又有環(huán)氧胺類(脂肪胺、芳香胺)、環(huán)氧改性胺類、環(huán)氧聚酰胺類和其他環(huán)氧膠(如咪唑等)。一般通用型環(huán)氧樹脂膠黏劑在15℃以上可以正常固化,冬季室溫低于5℃以下時(shí),因?yàn)榉磻?yīng)活性降低而不能正常固化,粘接強(qiáng)度顯著降低。羥甲基雙酚A環(huán)氧樹脂(712環(huán)氧)的活性比一般雙酚A環(huán)氧樹脂的活性能提高十倍,所以可在零度以下固化,有良好的粘接強(qiáng)度。表10-1列出了幾種典型通用環(huán)氧樹脂膠黏劑的性能及用途。
二、室溫固化環(huán)氧樹脂膠黏劑
室溫固化環(huán)氧膠黏劑室溫固化環(huán)氧膠黏劑是指在室溫(15~~40C)下不加熱就能固化的環(huán)氧膠黏劑。其優(yōu)勢(shì)在于:可以在許多不希望或不允許甚至不可能加熱固化的場(chǎng)合使用,例如,在航空、機(jī)械及電子工業(yè)中某些大型或精細(xì)部件和塑料部件的粘接,飛機(jī)破損的快速修補(bǔ),土木建筑、橋梁、水壩的修補(bǔ)加固和補(bǔ)強(qiáng),農(nóng)機(jī)修配,文物的修復(fù)和保護(hù),潮濕表面和水中的粘接等。
三、耐高溫環(huán)氧樹脂膠黏劑
環(huán)氧樹脂膠黏劑在高溫下的性能與兩個(gè)因素有關(guān):一是環(huán)氧樹脂膠黏劑的熱變形溫度,它決定其熱力學(xué)性能;二是環(huán)氧樹脂膠黏劑的熱氧穩(wěn)定性。這兩個(gè)因素和環(huán)氧樹脂本身的結(jié)構(gòu)及所用的固化劑種類有關(guān)。
研究表明,連接分子中兩個(gè)環(huán)氧基的線性距離越短,固化后交聯(lián)密度就越大、固化物熱變形溫度越高,在高溫下的機(jī)械強(qiáng)度也就越高。熱氧穩(wěn)定性是指環(huán)氧樹脂對(duì)熱氧破壞的穩(wěn)定性。一般在無(wú)氧氣存在下,環(huán)氧樹脂本體熱分解溫度至少要在300℃以上才能發(fā)生。在空氣中,一般環(huán)氧樹脂的熱氧化分解在180~200℃就會(huì)發(fā)生,粘接接頭在此溫度下于空氣中經(jīng)一段時(shí)間老化后,強(qiáng)度下降幅度較大。雖然多數(shù)脂環(huán)族環(huán)氧樹脂在200℃以下比較穩(wěn)定,但在200℃以上,熱氧破壞比雙酚A型環(huán)氧樹脂要嚴(yán)重。
四、 環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)膠黏劑
結(jié)構(gòu)膠黏劑一般指能承受較大剪切、拉伸強(qiáng)度,又具有較高剝離、沖擊性能的膠黏劑,主要用于結(jié)構(gòu)部位的粘接。在結(jié)構(gòu)件的連接上,粘接比傳統(tǒng)的鉚接、螺紋連接、焊接具有更大的優(yōu)越性。環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)膠黏劑的顯著特點(diǎn)是可在較低溫度(80~20℃)、較低壓力、較短時(shí)間內(nèi)固化,揮發(fā)分少,耐老化性能好等,粘接的安全可靠性高,配方設(shè)計(jì)靈活,使用工藝簡(jiǎn)便,可選擇性大。此類結(jié)構(gòu)膠除強(qiáng)度較高外,耐溫、耐介質(zhì)、耐老化等性能均優(yōu)于通用型膠黏劑。
環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)膠黏劑的常溫剪切強(qiáng)度大于20MPa,不均勻扯離強(qiáng)度高于25kN/m,或者常溫下剪切強(qiáng)度稍低于上述指標(biāo),但在高溫下如150℃以上,仍具有較好的強(qiáng)度,或具有良好的持久強(qiáng)度、耐疲勞等。大多數(shù)結(jié)構(gòu)部件所承受的并非純剪切力,如飛機(jī)機(jī)翼對(duì)剪切強(qiáng)度的要求并不高(一般20MPa左右),而對(duì)剝離、撓曲、扭曲、沖擊等橫向的應(yīng)力要求較高:剝離強(qiáng)度在6~18kN/m范圍內(nèi)。剪切強(qiáng)度高的樹脂并不意味著剝離強(qiáng)度就高,有些環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)膠黏劑的剪切強(qiáng)度高達(dá)39~~49MPa,但剝離強(qiáng)度卻只有0.2~1.2kN/m。通常采用丁腈橡膠、尼龍、聚酯、縮醛等改性來(lái)增韌、增柔,提高剝離強(qiáng)度以達(dá)到結(jié)構(gòu)膠的強(qiáng)度要求。
五、水性環(huán)氧樹脂膠黏劑
水性環(huán)氧樹脂通常是指普通的環(huán)氧樹脂以顆?;蚰z體形式分散于水中所形成的乳液、水分散體或水溶液,它們之間的區(qū)別在于環(huán)氧樹脂分散相的粒徑大小范圍不同。水性環(huán)氧膠黏劑有水溶型和乳液型之分,水溶型因水分含量高,揮發(fā)很慢,很少使用;而乳液型固含量高,黏度低,發(fā)展很快,應(yīng)用廣泛。近年來(lái),環(huán)氧樹脂乳液、自乳化環(huán)氧樹脂、水性環(huán)氧樹脂固化劑、自乳化環(huán)氧固化劑等產(chǎn)品的出現(xiàn),為水性環(huán)氧膠黏劑的制備提供了有利條件。
與溶劑型或無(wú)溶劑環(huán)氧體系相比,水性環(huán)氧體系的優(yōu)勢(shì)在于:
1、低VOC含量和低毒性,適應(yīng)環(huán)保要求;
2、在無(wú)溶劑或僅有少量助溶劑的情況下,黏度可調(diào)范圍大;
3、對(duì)水泥基材有很好的滲透性和粘接力,可以與水泥或水泥砂漿配合使用;
4、可以在潮濕條件下固化;
5、可以與其他水性聚合物體系混合使用,在性能上相互取長(zhǎng)補(bǔ)短。
制備水性環(huán)氧膠黏劑首先要制得水性環(huán)氧樹脂乳液,其關(guān)鍵是選擇更好的乳化劑,近年來(lái),大多采用反應(yīng)型乳化劑,即帶有能參與固化反應(yīng)的活性基團(tuán)乳化劑。例如用聚醚胺M-1000和M-2027的混合物與聚丙二醇二縮水甘油醚(環(huán)氧當(dāng)量313~345g/mol)制成乳化劑,將其與酚醛環(huán)氧樹脂按12∶100(質(zhì)量比)混合制成自乳化環(huán)氧樹脂。水性固化劑有水性改性胺、雙氰胺、2-甲基咪唑、雙丙酮丙烯酰胺等。
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