當今膠粘劑發(fā)展趨勢
時間:2006-08-22
1 引 言
隨著經(jīng)濟和科學的發(fā)展,膠粘劑需求量愈來愈大,已進入工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通、醫(yī)學、國防和人民日常生活各個領(lǐng)域,在國民經(jīng)濟中發(fā)揮愈來愈大的作用,膠粘劑工業(yè)已發(fā)展為一個獨立的新興部門。中國是人類文明史上使用膠粘劑最早國家之一《周易參同契》等古書上均有膠粘劑制造和使用的記載,許多出土文物表明5000年前我們祖先就會用粘土、淀粉和香松等天然產(chǎn)物做膠粘劑,4000千多年前就會用生漆做膠粘劑和涂料制造器具,3000年前的周朝已用動物膠作木船的填縫密封膠,兩千年前的秦朝用糯米漿與石灰作砂漿粘合長城的基石,使萬里長城成為中華民族偉大文明的象征之一,公元前200年東漢時期用糯米漿糊制成棺木密封膠,配以防腐劑,使馬王堆古尸出土時肌肉及關(guān)節(jié)仍有彈性,足見中國膠接技術(shù)之高超。1958年我國建立起自己的合成膠粘劑工業(yè),目前我國已能生產(chǎn)環(huán)氧、酚醛、氨基樹脂、聚氨酯、有機硅、橡膠和丙烯酸酯等各類合成膠粘劑,品種已達1500余種1982年在北京舉辦的全國膠粘劑新產(chǎn)品展覽會上,已展出了13個省市110個單位研制的600多種產(chǎn)品。可以預計,黨的十五大之后,隨著國民經(jīng)濟和科學技術(shù)的蓬勃發(fā)展,我國膠粘劑工業(yè)一定出現(xiàn)更令人可喜新局面。
2 發(fā)展趨勢
2 1 品種日新月異
產(chǎn)品逐年聚增現(xiàn)代化工業(yè)迅速發(fā)展,天然膠粘劑不論在品種、性能,還是產(chǎn)量方面均不能滿足大工業(yè)發(fā)展和人類生活的需要,本世紀30年代開始,隨著合成高分子材料的發(fā)展,出現(xiàn)了合成膠粘劑,如今合成膠粘劑已占整個膠粘劑產(chǎn)量的80%。
近20年來,國內(nèi)外膠粘劑及其技術(shù)理論發(fā)展十分驚人,可謂品種日新月異,性能指標不斷推陳出新,產(chǎn)量逐年劇增,應(yīng)用愈來愈廣泛。例如,日本的三建(ＳＡＮＫＡＮ)公司80年代就有1700余種,德國漢高(ＨｅｎＫｅｌ)公司超過1000種,美國杜邦(Ｄｕｐｏｎｔ)公司有500種,英國博斯帝克(Ｂｏｓｔｉｋ)公司達450種,我國1982年超過600種,1984年達1847種,1985年達3500種,目前主要膠粘劑,國外有的,我國基本也有,性能也相差無幾,但價格和應(yīng)用上差別較大。從世界角度看,膠粘劑不僅品種和產(chǎn)量增加很快,而且性能也顯著提高。僅以古老品種環(huán)氧樹脂而言,已取得長足進步,日本研制的耐高溫環(huán)氧膠,200℃固化后,最高使用溫度可達537℃,法國研制的環(huán)氧膠,室溫固化后可在300℃使用,我國也研制出350℃下使用的耐高溫環(huán)氧膠,現(xiàn)在環(huán)氧膠固化速度已大大加快,已有2-3分鐘凝膠,10分鐘左右可達固定強度的品種,適用應(yīng)急修補,以液體活端基橡膠與環(huán)氧樹脂并用,粘接鋁合金,室溫下固化,剪接強度達25 48～29 40ＭＰａ,剝離強度大于0 49～0 78ＭＰａ。
現(xiàn)已出現(xiàn)第二代環(huán)氧樹脂膠粘劑,粘接強度比一般結(jié)構(gòu)膠高2倍。以2-氰基丙烯酸脂為主體的瞬干膠發(fā)展很快,已研制出強度高,韌性好,抗沖擊和用于粘接細孔材料的膠。第二代丙烯酸膠粘劑(ＳＧＡ),不僅固化速度快,而且強度更高,無需混合(可分別涂在被粘物表面),使用方便,且可用于油面粘接,最近國外已研制出耐熱(180℃)ＳＧＡ,氣味也有很大改進。第三代丙烯酸脂(ＴＧＡ)也早已研制出來,采用光引發(fā)粘接,即謂紫外固化膠粘劑。膠粘劑產(chǎn)量與日俱增,70年代世界主要工業(yè)國家膠粘劑生產(chǎn)增長率為5%～10%,80年代以來呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展勢頭,如美國,膠粘劑產(chǎn)值達39 9億美元,占世界膠粘劑市場的40%,直至1994年,年均增長率為4 5%,日本1996年膠粘劑產(chǎn)量比1985年增長5 1%達77 9萬噸。
2 2 生產(chǎn)與科研緊密結(jié)合
科學技術(shù)是第一生產(chǎn)力,尊重知識,尊重科技人才,走“科技興廠、興業(yè)、興國”之路,始終以新技術(shù)新產(chǎn)品占領(lǐng)市場,已成社會共識,現(xiàn)今國內(nèi)外許多中型以上膠粘劑生產(chǎn)廠均附設(shè)科研機構(gòu),主要結(jié)合本廠生產(chǎn)實際和主市場需要,開發(fā)第二代和第三代新產(chǎn)品,研究自己的技術(shù)訣竅,在性能和成本上下功夫,開創(chuàng)獨具特色的新品種,我國已出現(xiàn)生產(chǎn)廠,大專院校,科研院所,粘接學會(或協(xié)會)密切結(jié)合的新局面,科研工作直接或間接為生產(chǎn)服務(wù),研究課題可以來自生產(chǎn)實際,來自產(chǎn)品國產(chǎn)化要求,也可以由研究人員,在查閱文獻市場調(diào)查的基礎(chǔ)上,自己提出,膠粘劑是一種復雜體系,除了基料外,還要有其他組分,某些組分間作用可能是相反,且處于膠粘劑體系內(nèi),這就要求科技人員在配方設(shè)計中必須進行科學的綜合平衡,以求配方獲得力學上穩(wěn)定,主要功能最優(yōu),其他功能均能滿足要求。中試生產(chǎn)和放大生產(chǎn)可以到生產(chǎn)廠進行,檢驗實驗室研究成果的實用性和工藝合理性,不斷完善產(chǎn)品性能指標。
2 3 研究新的粘接技術(shù)和工藝
微膠囊技術(shù):發(fā)展單組分包裝的膠粘劑,一直為人們所關(guān)注,通常采用兩個途徑,即一是用潛伏性固化劑提高貯存期;另一途徑是將固化劑或促進劑包封在微膠囊中,配制成穩(wěn)定的單組分膠液,使用時微微加壓膠囊破裂,固化劑或促進劑與主體膠接觸迅速固化。改進涂膠技術(shù):由于水基膠粘度低,應(yīng)用受到限制,采用雙液混噴新技術(shù),可獲滿意效果,其中一液是以丙烯酸乳液為主劑,另一液是能使乳液產(chǎn)生凝聚的有機金屬鹽溶液,涂布時采用雙頭噴霧槍,在空中混合,涂布于被粘接物表面,很快凝聚,產(chǎn)生初粘力,達到與溶劑型相似的效果,此技術(shù)目前用于汽車頂板、水箱、冷庫隔熱層的粘接。目前有些國家正在本著節(jié)能、快速固化、無公害的原則,大力采用紫外線或電子束固化新工藝,由于紫外線能量低,穿透力差,故要求被粘物要具有透光性,并加光引發(fā)劑吸收紫外線,形成激發(fā)態(tài)分子或活性自由基,從而導致不飽和高聚物進行接枝、交聯(lián)等反應(yīng)達到固化目的。
2 4 生產(chǎn)規(guī)模中小型化
產(chǎn)品追求高附加值膠粘劑屬于精細化學品,生產(chǎn)屬精細化工范疇,特點是生產(chǎn)量小,需求品種多,產(chǎn)品更新?lián)Q代快,適宜中小型企業(yè)生產(chǎn),中小型企業(yè)可隨社會需求及時靈活調(diào)整,據(jù)報導各國膠粘劑生產(chǎn)廠職工在百人以下的占50%以上,千人以上的大廠絕大多數(shù)屬于兼營,如美國的Ｄｕｐｏｎｔ公司,3ｍ公司,ＢＡＳＦ公司等,有些國家本身無資源,在世界石油危機,價格猛提的形勢下,迫使它們生產(chǎn)高附加值產(chǎn)品,如氰基丙烯酸酯瞬干膠,熱熔膠,工程結(jié)構(gòu)等特種膠,以求利用高難技術(shù)增強在國際市場上的競爭力,獲取優(yōu)勢。
2 5 基礎(chǔ)理論研究日受重視
膠粘技術(shù)歷史悠久,但膠粘機理、界面化學等基礎(chǔ)理論研究工作是近年來才開始的,特別是近20年來,國內(nèi)外研究者對膠接原理,提出多種學說,如機械論、吸附論、擴散論、靜電(電子)論、弱界面層理論、化學鍵理論、分子理論、電磁理論和配價鍵理論等,但由于膠接過程是一個復雜的物理化學過程,膠接強度不僅取決于膠粘劑性質(zhì)和被粘表面的膠接特性,而且和接頭設(shè)計,接頭成型工藝等密切相關(guān),還受周圍環(huán)境的影響,各種相關(guān)因素的變化都會影響接頭膠接強度和測試結(jié)果,給揭示膠接機理帶來困難,用上述任何一個理論都不能圓滿解決膠接過程的復雜現(xiàn)象,而只能說明部分現(xiàn)象和問題,更不能完全說明材料的化學結(jié)構(gòu)與膠接特性之間的定量關(guān)系,這些都需理論研究的進一步深化。實踐證明,重視基礎(chǔ)理論研究,從膠接機理上弄清膠接本質(zhì),在基礎(chǔ)理論指導下,膠粘劑研制工作者方可研制出性能更高,用途更廣泛新膠粘劑,基礎(chǔ)理論研究是長遠起作用的,在重視應(yīng)用研究的同時更應(yīng)重視基礎(chǔ)理論研究,占領(lǐng)制高點,掌握主動權(quán),將膠粘劑工業(yè)不斷推向新臺階。
2 6 市場動態(tài)走向
2 6 1 木材加工業(yè)仍是應(yīng)用大戶
隨著現(xiàn)代木材加工業(yè)的進展,木材膠粘劑用量日益擴大增多,木材膠粘劑已成為木材加工業(yè)及木器制造業(yè)的支柱,如膠合板、木屑板、裝飾板、家具和辦公用品等都大量使用膠粘劑,全世界木材膠粘劑產(chǎn)量占膠粘劑總產(chǎn)量的3/4,如美國約60%的合成膠粘劑用于木材加工業(yè),俄羅斯為79%,日本為75%,在我國60%～70%的膠粘劑也用于木材加工業(yè)。
2 6 2 特種膠粘劑日受青睬
膠粘劑作為一種新的聯(lián)接材料已在宇航、汽車、造船、機械制造、無線電和電器儀表等許多領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用,然而,由于科學技術(shù)迅速發(fā)展,對膠粘劑性能指標提出了一些更高要求,如良好的導電性,耐酸堿性,優(yōu)良的光學性能,真空密封性能,應(yīng)變傳遞性能以及對生物體組織有較佳的適應(yīng)性能等,特種膠粘劑就是具有上述某種性能的一類膠粘劑。特種膠粘劑具有獨特作用,日受青睬,如阿波羅飛船上的指揮艙登月艙用的鈦鋁合金蜂窩夾層結(jié)構(gòu),采用耐高溫的環(huán)氧-酚醛膠粘劑合,衛(wèi)星與飛船飛越或重返大氣層時,外表的耐高溫燒蝕材料與容器的固定,火箭液體燃料,-235℃時保溫材料與容器固定,其中的耐高溫膠粘劑與超低溫膠粘劑是必不可少的重要材料,價格多貴也得用。常見特種膠粘劑還有真空膠粘劑、應(yīng)變膠粘劑、導電膠粘劑、光學膠粘劑、耐酸堿膠粘劑和醫(yī)用膠粘劑等。
3 結(jié)束語
膠粘連接方法與傳統(tǒng)連接方法相比具有獨特優(yōu)點,膠粘劑處處使用,時時使用,膠粘劑工業(yè)的經(jīng)濟效益十分可觀,不斷研制開發(fā)新產(chǎn)品已勢在必行。但要注意以下幾個策略:
(1)論證策略:要考慮市場動向和本地資源開發(fā),要考慮環(huán)境保護和節(jié)約能源等,切忌閉門造車,盲目上馬。
(2)質(zhì)量策略:在某種意義上講,“質(zhì)量是生命”,產(chǎn)品質(zhì)量與產(chǎn)品競爭力成正比,無凝,質(zhì)量高信譽也高,競爭力強。
(3)成本策略:在新產(chǎn)品研制過程中要盡量降低成本,以價廉質(zhì)高的優(yōu)勢擴大營銷,占領(lǐng)市場,這就要求管理工作者和研制工作者加強管理,改革工藝,降低成本。
(4)服務(wù)策略:周到的技術(shù)咨詢服務(wù)等是新產(chǎn)品在市場競爭中取勝的重要一環(huán)。
(5)時效策略:“時間就是金錢”,開發(fā)計劃確定之后要立即組織實施,切忌坐失良機,在產(chǎn)品的成熟期,就要著手對產(chǎn)品進行改進增加功能,提高性能,擴大產(chǎn)品的適應(yīng)性、方便性和安全性,延長產(chǎn)品使用周期。同時,信息要靈,反應(yīng)要快,決策要準,可以預計,中國的膠粘劑工業(yè)將會飛躍發(fā)展,前景更美好。
