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環(huán)氧樹脂、聚氨酯、丙烯酸酯全方面對(duì)比分析

放大字體  縮小字體 http://www.ruiyunsheng.cn  發(fā)布日期:2019-01-30  來源:駿能化工  瀏覽次數(shù):636
中國(guó)新型涂料網(wǎng)訊:
       簡(jiǎn)介
       Epoxy Resin 指分子結(jié)構(gòu)中含有2個(gè)或2個(gè)以上環(huán)氧基并在適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)劑存在下能形成三維網(wǎng)絡(luò)狀固化物的化合物總稱,是一類重要的熱固性樹脂。
       1.1 環(huán)氧樹脂發(fā)展史
       環(huán)氧樹脂是1938年由P.Castam申請(qǐng)瑞士專利,由汽巴公司在1946年研制出最早的環(huán)氧粘接劑,1949年美國(guó)的S.O.Creentee研制了環(huán)氧涂料,我國(guó)于1958年開始環(huán)氧樹脂的工業(yè)化生產(chǎn)。
       1.2 特點(diǎn)
       (雙酚A型)主要優(yōu)點(diǎn):
       (1)單獨(dú)的環(huán)氧樹脂應(yīng)用價(jià)值很低,它需要與固化劑配合使用才有實(shí)用價(jià)值。
       (2)高粘接強(qiáng)度:在合成膠粘劑中環(huán)氧樹脂膠的膠接強(qiáng)度居前列。
       (3)固化收縮率小,在膠粘劑中環(huán)氧樹脂膠的收縮率最小,這也是環(huán)氧樹脂膠固化膠接高的原因之一。
       (4)耐化學(xué)性能工好:在固化體系中的醚基、苯環(huán)和脂肪羥基不易受酸堿侵蝕。在海水、石油、煤油、10%H2SO4、10%HCl、10%HAc、10%NH3、10%H3PO4和30%Na2CO3中可以用兩年;而在50%H2SO4和10%HNO3常溫浸泡半年;10%NaOH(100℃)浸泡一個(gè)月,性能保持不變。
       (5)電絕緣性優(yōu)良:環(huán)氧樹脂的擊穿電壓可大于35kv。
       (6)環(huán)氧固化物的耐熱性一般為80~100℃。環(huán)氧樹脂的耐熱品種可達(dá)200℃或更高。
       (7)工藝性好。環(huán)氧樹脂固化時(shí)基本上不產(chǎn)生低分子揮發(fā)物,所以可低壓成型或接觸壓成型。能與各種固化劑配合制造無溶劑、高固體、粉末涂料水性涂料等環(huán)保型涂料。
       主要缺點(diǎn):
       (1)操作粘度大,這在施工方面顯的有些不方便
       (2)固化物性脆,伸長(zhǎng)率小。
       (3)剝離強(qiáng)度低。
       (4)耐機(jī)械沖擊和熱沖擊差。
       (5)耐候性差,環(huán)氧樹脂中一般含有芳香醚鍵,固化物經(jīng)日光照射后易降解斷鏈。
       (6)環(huán)氧樹脂低溫固化性能差,一般需在10℃以上固化,在10℃以下則固化緩慢,對(duì)于大型物體如船舶、橋梁、港灣、油槽等寒季施工十分不便。
       1.3 環(huán)氧樹脂應(yīng)用
       (1)涂料工業(yè):環(huán)氧樹脂在涂料工業(yè)中需用量最大,目前較廣泛使用的有水性涂料、粉末涂料和高固分涂料?蓮V泛用于管道容器、汽車、船舶、航天、電子、玩具、工藝品等行業(yè)。
       (2)電子電器工業(yè):環(huán)氧樹脂膠可用于電氣絕緣材料,例如整流器、變壓器的密封灌注;電子元器件的密封保護(hù);機(jī)電產(chǎn)品的絕緣處理與粘接;蓄電池的密封粘接;電容器、電阻、電感器的表面披覆。
       (3)五金飾品,工藝品、體育用品品行業(yè):可用于標(biāo)牌、飾品、商標(biāo)、五金、球拍、釣具、運(yùn)動(dòng)用品、工藝品等產(chǎn)品上。
       (4)光電行業(yè):可用于發(fā)光二極管(LED)、數(shù)碼管、像素管、電子顯示屏、LED燈飾等產(chǎn)品的封裝、灌注和粘接。
       (5)建筑工業(yè):在道路、橋梁、地坪、鋼鐵結(jié)構(gòu)、建筑、墻體涂料、堤壩、工程施工、文物修補(bǔ)等行業(yè)也會(huì)廣泛用到。
       (6)膠粘劑、密封劑和復(fù)合材料領(lǐng)域:如風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片、工藝品、陶瓷、玻璃等各種物質(zhì)之間的粘接,碳纖維板材的復(fù)合、微電子材料的密封等等。
       聚氨酯
       簡(jiǎn)介
       聚氨酯:Polyurethane又名聚氨基甲酸酯是對(duì)主鏈上含有春福氨基甲酸酯基團(tuán)的大分子化合物的總稱,簡(jiǎn)稱 PU,化學(xué)式  (C10H8N2O2·C6H14O3)X。
       聚氨酯膠粘劑:Polyurethane Adhesive 指的是分子鏈中含有氨基甲酸酯基團(tuán)(—NHCOO—)或異氰酸酯基(—NCO)的膠粘劑。
       2.1 聚氨酯發(fā)展史
       1849年德國(guó)化學(xué)家Wurts用烷基硫酸鹽與氰酸鉀進(jìn)行復(fù)分解反應(yīng),首次合成了脂肪族異氰酸酯化合物;1850年德國(guó)化學(xué)家Hoffman用二苯基甲酰胺合成了苯基異氰酸酯;1884年Hentschel用胺或胺鹽與光氣反應(yīng)合成異氰酸酯,成為工業(yè)上合成異氰酸酯的方法。1937年德國(guó)化學(xué)家Bayer首次利用異氰酸酯與多元醇制得聚氨酯樹脂,并且在第二次世界大戰(zhàn)期間由拜耳公司應(yīng)用于坦克履帶上,使聚氨酯膠粘劑首次工業(yè)化。
       其后,美國(guó)于1953年引進(jìn)德國(guó)技術(shù),日本于1954年引進(jìn)德國(guó)和美國(guó)聚氨酯技術(shù),1960年生產(chǎn)聚氨酯材料,1966年開始生產(chǎn)聚氨酯膠黏劑,開發(fā)成功乙烯類聚氨酯水性膠黏劑,并予1981年投入工業(yè)化生產(chǎn)。目前日本聚氨酯膠黏劑的研究與生產(chǎn)十分活躍,并與美國(guó)、西歐一起成為聚氨酯生產(chǎn)、出口大國(guó) 。
       我國(guó)于1956年研制并生產(chǎn)三苯基甲烷三異氰酸酯(列克納 膠),很快又生產(chǎn)了甲苯二異氰酸酯(TDI)、雙組分溶劑型聚氨酯膠黏劑,1986年以后,我國(guó)聚氨酯工業(yè) 進(jìn)入迅速發(fā)展時(shí)期:1994年國(guó)家正式批準(zhǔn)成立“中國(guó)聚氨酯工業(yè)協(xié)會(huì)”,下設(shè)“聚氨酯膠黏劑委員會(huì)”,該委員會(huì)業(yè)已成為全國(guó)聚氨 酯膠黏劑技術(shù)與信息交流的中心。90年代中后期,聚氨酯工業(yè)迎來了告訴發(fā)展。
       2.2 聚氨酯的合成
       聚氨酯的合成原料主要有-異氰酸酯、多元醇、添加劑,添加劑主要包括催化劑、交聯(lián)劑及擴(kuò)鏈劑——結(jié)構(gòu)膠。
       PU合成方法主要有 預(yù)聚體法、半預(yù)聚體法、一步法,其中一步法因工藝簡(jiǎn)單投資少而被普遍采用。
       2.3 聚氨酯的特點(diǎn)
       主要優(yōu)點(diǎn):
       (1)優(yōu)良的耐磨性,低溫柔軟性以及性能可調(diào)節(jié)范圍較廣
       (2)機(jī)械強(qiáng)度大、粘接性好、彈性好,并且具有優(yōu)良的復(fù)原性,可適合于動(dòng)態(tài)接縫
       (3)耐候性好,使用壽命可達(dá)15~20年,耐油性能優(yōu)良,耐生物老化性好且價(jià)格適中。
       (4)工藝性好,固好后的膠層硬度大、透明性好、光亮度高、可室溫加壓快速固化、耐熱性較好,電性能優(yōu)良。
       (5)耐油性和耐寒性好。
       主要缺點(diǎn):
       收縮率大、膠粘強(qiáng)度不高,耐化學(xué)介質(zhì)性和耐水性較差,用于非結(jié)構(gòu)膠粘劑。不能長(zhǎng)期耐熱,淺色配方容易受紫外光老化,單組分膠貯存穩(wěn)定性受包裝及外界影響較大,通常固化較慢,高溫?zé)岘h(huán)境下可能產(chǎn)生氣泡和裂紋。還有就是許多場(chǎng)合都需要使用底涂劑。
       2.4 主要應(yīng)用
       (1)復(fù)合材料與金屬框架之間的粘接;
       (2)汽車的粘接填縫;
       (3)玻璃纖維增強(qiáng)塑料與金屬粘接;
       (4)密封粘膠劑;
       (5)反應(yīng)性熱熔膠;
       (6)次貸粘膠劑;
       (7)還可以在宇航,電子電氣,金屬材料,包裝材料,造船,紡織,橡膠,塑料,陶瓷,建筑,汽車等行業(yè)中的應(yīng)用;
       (8)可用于擠塑聚苯乙烯泡沫與鋼板,鋁板,硅酸鈣及水泥墻壁粘接。
       丙烯酸酯
       簡(jiǎn)介
       丙烯酸酯:acrylic ester 或 acrylate丙烯酸及其同系物的酯類的總稱,化學(xué)式為C4H5OOR。
       丙烯酸酯膠黏劑:是以各種丙烯酸酯為基料,經(jīng)化學(xué)反應(yīng)制作而成,擁有色澤清淺,耐水、耐環(huán)境侵蝕、抗變色性好性能便于調(diào)節(jié)的特點(diǎn)。
       3.1 丙烯酸酯膠黏劑發(fā)展史
       20世紀(jì)50年代EASTMAN公司發(fā)明了第一代丙烯酸酯膠粘劑,以過氧化苯甲酰/芳香胺為氧化還原體系,在單體與彈性體之間不發(fā)生接枝反應(yīng),其主要缺點(diǎn)是性脆。
       1975年由美國(guó)杜邦公司發(fā)明第2代丙烯酸酯膠粘劑,也稱為改性丙烯酸酯膠粘劑,新的氧化還原體系以過氧化氫型的過氧化物為引發(fā)劑, DuPont 808醛胺縮合物為促進(jìn)劑。單體與彈性體之間發(fā)生接枝反應(yīng),形成韌性固化物,剝離強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度都有明顯提高。
       1968年德國(guó)拜爾公司首先開發(fā)成功光固化涂料,在此基礎(chǔ)上歐洲開發(fā)了UV固化膠粘劑,即第三代丙烯酸酯膠黏劑,具有固化速度快、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。此后,丙烯酸膠黏劑在20世紀(jì)70~80年代逐步實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。
       目前,第1代丙烯酸酯膠已經(jīng)很少應(yīng)用,基本被第2代丙烯酸酯膠所代替,而第3代丙烯酸酯膠(UV膠)應(yīng)用領(lǐng)域與第2代丙烯酸酯膠的差別較大,而且形成了相對(duì)獨(dú)立的體系。
       3.2 丙烯酸酯膠黏劑分類
       (1)按代分類;
       (2)按涂布方式分類:底涂型丙烯酸酯膠粘劑,由主劑和底涂劑組成,主劑含有單體、彈性體、引發(fā)劑等成分,底涂劑為促進(jìn)劑。使用時(shí)將主劑和底涂劑分別涂在2個(gè)被粘物表面,疊合后固化;雙主劑型丙烯酸酯膠粘劑,一個(gè)主劑由單體、彈性體、引發(fā)劑等成分組成,另一個(gè)主劑由單體、彈性體、促進(jìn)劑等成分組成。使用時(shí)2個(gè)主劑按比例混合均勻后涂膠,也可將2個(gè)主劑分別涂在2個(gè)被粘物表面,通常雙主劑的質(zhì)量比為1∶1;微膠囊型丙烯酸酯膠粘劑:將引發(fā)劑或促進(jìn)劑包覆在微膠囊中,分散在由單體、彈性體、促進(jìn)劑或引發(fā)劑組成的主劑中,使用時(shí)在外力作用下使微膠囊破裂而引發(fā)聚合反應(yīng)。
       (3)丙烯酸酯膠粘劑還可以根據(jù)其性能、應(yīng)用領(lǐng)域的不同進(jìn)行分類。例如按性能可分為通用型、結(jié)構(gòu)型、耐水型、耐溫型等;按用途可分為建筑用膠、機(jī)電用膠、電子用膠、汽車用膠等。
       3.3 丙烯酸酯膠黏劑特點(diǎn)
       主要優(yōu)點(diǎn):
       (1)室溫快速固化,一般為幾分鐘至幾十分鐘。
       (2)可以低溫固化,甚至可以在0 ℃以下固化。
       (3)適用于大多數(shù)金屬和非金屬材料的粘接。
       (4)對(duì)于被粘接材料的表面處理要求不嚴(yán)格,甚至可以油面粘接。
       (5)對(duì)雙組分的混合比例要求不嚴(yán)格。
       (6)粘接強(qiáng)度高。
       主要缺點(diǎn):
       (1)單體的氣味和毒性問題。
       (2)丙烯酸或甲基丙烯酸對(duì)產(chǎn)品的腐蝕性問題。
       (3)固化速度快,不適合大面積粘接。
       (4)固化反應(yīng)放熱激烈,不適合大間隙的粘接和灌封。
       (5)耐熱、耐候性還不夠理想。
       3.4 丙烯酸酯膠黏劑應(yīng)用
       (1)交通行業(yè):汽車、大型卡車、游艇、機(jī)車制造中的結(jié)構(gòu)粘接以及飛機(jī)的結(jié)構(gòu)修補(bǔ),被粘材料以金屬、塑料為主,近年來玻璃鋼的粘接明顯增多。
       (2)機(jī)電行業(yè):直流電機(jī)磁鋼與金屬的粘接,電梯轎廂不銹鋼與加強(qiáng)筋的粘接等。
       (3)電聲行業(yè):揚(yáng)聲器的裝配是改性丙烯酸酯膠最主要的應(yīng)用領(lǐng)域。
       (4)建筑行業(yè):建筑物加固和結(jié)構(gòu)改造的鋼筋錨固,玻璃及金屬幕墻后加埋件的安裝,地鐵、輕軌道釘?shù)腻^固。
       3.5 UV膠簡(jiǎn)介、特點(diǎn)及應(yīng)用
       3.5.1 UV膠簡(jiǎn)介
       UV膠為第三代丙烯酸酯膠黏劑逐漸發(fā)展而成的一種單獨(dú)膠黏劑體系,按化學(xué)成分可將其歸為丙烯酸酯膠黏劑類,按固化方式可將其歸類為輻射固化膠黏劑。
       3.5.2 UV膠特點(diǎn)
       優(yōu)點(diǎn):
       (1)單組分,使用方便;(2)固化速度快,一般只需幾至幾十秒鐘,生產(chǎn)效率高;(3)強(qiáng)度高,透明度好;(4)無溶劑,低氣味,環(huán)境友好。
       缺點(diǎn):
       (1)被粘基材必須有一個(gè)面是可透光的;(2)需要對(duì)紫外線進(jìn)行防護(hù);(3)受到設(shè)備尺寸和被粘物形狀的限制;(4)需要投入固化設(shè)備的費(fèi)用。
       3.5.3 UV膠應(yīng)用
       (1)光電領(lǐng)域: LCD制造業(yè)、照相機(jī)等光學(xué)產(chǎn)品制造業(yè)、光盤制造業(yè)(CD、VCD、DVD、DVD2R) 。
       (2)電子領(lǐng)域:印刷電路板( PCB)粘貼表面元件、手表制造業(yè)、手機(jī)按鍵的裝配。
       (3)醫(yī)療領(lǐng)域:皮下注射針頭與注射器和靜脈注射管的粘接,導(dǎo)尿管和醫(yī)用過濾器的粘接。
       (4)日用品領(lǐng)域:玻璃家具的制造、玻璃工藝品的組裝;玩具、珠寶裝飾品的組裝。
 
 
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