當(dāng)今膠粘劑發(fā)展趨勢(shì)
時(shí)間:2006-08-22
1 引 言
隨著經(jīng)濟(jì)和科學(xué)的發(fā)展,膠粘劑需求量愈來(lái)愈大,已進(jìn)入工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通、醫(yī)學(xué)、國(guó)防和人民日常生活各個(gè)領(lǐng)域,在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮愈來(lái)愈大的作用,膠粘劑工業(yè)已發(fā)展為一個(gè)獨(dú)立的新興部門(mén)。中國(guó)是人類(lèi)文明史上使用膠粘劑最早國(guó)家之一《周易參同契》等古書(shū)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(huì)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(huì)用生漆做膠粘劑和涂料制造器具,3000年前的周朝已用動(dòng)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(zhǎng)城的基石,使萬(wàn)里長(zhǎng)城成為中華民族偉大文明的象征之一,公元前200年?yáng)|漢時(shí)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?xí)r肌肉及關(guān)節(jié)仍有彈性,足見(jiàn)中國(guó)膠接技術(shù)之高超。1958年我國(guó)建立起自己的合成膠粘劑工業(yè),目前我國(guó)已能生產(chǎn)環(huán)氧、酚醛、氨基樹(shù)脂、聚氨酯、有機(jī)硅、橡膠和丙烯酸酯等各類(lèi)合成膠粘劑,品種已達(dá)1500余種1982年在北京舉辦的全國(guó)膠粘劑新產(chǎn)品展覽會(huì)上,已展出了13個(gè)省市110個(gè)單位研制的600多種產(chǎn)品。可以預(yù)計(jì),黨的十五大之后,隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的蓬勃發(fā)展,我國(guó)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(shì)
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(mǎn)足大工業(yè)發(fā)展和人類(lèi)生活的需要,本世紀(jì)30年代開(kāi)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(gè)膠粘劑產(chǎn)量的80%。
近20年來(lái),國(guó)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(biāo)不斷推陳出新,產(chǎn)量逐年劇增,應(yīng)用愈來(lái)愈廣泛。例如,日本的三建(ＳＡＮＫＡＮ)公司80年代就有1700余種,德國(guó)漢高(ＨｅｎＫｅｌ)公司超過(guò)1000種,美國(guó)杜邦(Ｄｕｐｏｎｔ)公司有500種,英國(guó)博斯帝克(Ｂｏｓｔｉｋ)公司達(dá)450種,我國(guó)1982年超過(guò)600種,1984年達(dá)1847種,1985年達(dá)3500種,目前主要膠粘劑,國(guó)外有的,我國(guó)基本也有,性能也相差無(wú)幾,但價(jià)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(shù)脂而言,已取得長(zhǎng)足進(jìn)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(dá)537℃,法國(guó)研制的環(huán)氧膠,室溫固化后可在300℃使用,我國(guó)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(dá)固定強(qiáng)度的品種,適用應(yīng)急修補(bǔ),以液體活端基橡膠與環(huán)氧樹(shù)脂并用,粘接鋁合金,室溫下固化,剪接強(qiáng)度達(dá)25 48～29 40ＭＰａ,剝離強(qiáng)度大于0 49～0 78ＭＰａ。
現(xiàn)已出現(xiàn)第二代環(huán)氧樹(shù)脂膠粘劑,粘接強(qiáng)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(qiáng)度高,韌性好,抗沖擊和用于粘接細(xì)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(qiáng)度更高,無(wú)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(guó)外已研制出耐熱(180℃)ＳＧＡ,氣味也有很大改進(jìn)。第三代丙烯酸脂(ＴＧＡ)也早已研制出來(lái),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(guó)家膠粘劑生產(chǎn)增長(zhǎng)率為5%～10%,80年代以來(lái)呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展勢(shì)頭,如美國(guó),膠粘劑產(chǎn)值達(dá)39 9億美元,占世界膠粘劑市場(chǎng)的40%,直至1994年,年均增長(zhǎng)率為4 5%,日本1996年膠粘劑產(chǎn)量比1985年增長(zhǎng)5 1%達(dá)77 9萬(wàn)噸。
2 2 生產(chǎn)與科研緊密結(jié)合
科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力,尊重知識(shí),尊重科技人才,走“科技興廠、興業(yè)、興國(guó)”之路,始終以新技術(shù)新產(chǎn)品占領(lǐng)市場(chǎng),已成社會(huì)共識(shí),現(xiàn)今國(guó)內(nèi)外許多中型以上膠粘劑生產(chǎn)廠均附設(shè)科研機(jī)構(gòu),主要結(jié)合本廠生產(chǎn)實(shí)際和主市場(chǎng)需要,開(kāi)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(kāi)創(chuàng)獨(dú)具特色的新品種,我國(guó)已出現(xiàn)生產(chǎn)廠,大專(zhuān)院校,科研院所,粘接學(xué)會(huì)(或協(xié)會(huì))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(lái)自生產(chǎn)實(shí)際,來(lái)自產(chǎn)品國(guó)產(chǎn)化要求,也可以由研究人員,在查閱文獻(xiàn)市場(chǎng)調(diào)查的基礎(chǔ)上,自己提出,膠粘劑是一種復(fù)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(jì)中必須進(jìn)行科學(xué)的綜合平衡,以求配方獲得力學(xué)上穩(wěn)定,主要功能最優(yōu),其他功能均能滿(mǎn)足要求。中試生產(chǎn)和放大生產(chǎn)可以到生產(chǎn)廠進(jìn)行,檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室研究成果的實(shí)用性和工藝合理性,不斷完善產(chǎn)品性能指標(biāo)。
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(gè)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(jìn)劑包封在微膠囊中,配制成穩(wěn)定的單組分膠液,使用時(shí)微微加壓膠囊破裂,固化劑或促進(jìn)劑與主體膠接觸迅速固化。改進(jìn)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(mǎn)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(jī)金屬鹽溶液,涂布時(shí)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(dá)到與溶劑型相似的效果,此技術(shù)目前用于汽車(chē)頂板、水箱、冷庫(kù)隔熱層的粘接。目前有些國(guó)家正在本著節(jié)能、快速固化、無(wú)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(dǎo)致不飽和高聚物進(jìn)行接枝、交聯(lián)等反應(yīng)達(dá)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(xì)化學(xué)品,生產(chǎn)屬精細(xì)化工范疇,特點(diǎn)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(huì)需求及時(shí)靈活調(diào)整,據(jù)報(bào)導(dǎo)各國(guó)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(yíng),如美國(guó)的Ｄｕｐｏｎｔ公司,3ｍ公司,ＢＡＳＦ公司等,有些國(guó)家本身無(wú)資源,在世界石油危機(jī),價(jià)格猛提的形勢(shì)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(qiáng)在國(guó)際市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力,獲取優(yōu)勢(shì)。
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(jī)理、界面化學(xué)等基礎(chǔ)理論研究工作是近年來(lái)才開(kāi)始的,特別是近20年來(lái),國(guó)內(nèi)外研究者對(duì)膠接原理,提出多種學(xué)說(shuō),如機(jī)械論、吸附論、擴(kuò)散論、靜電(電子)論、弱界面層理論、化學(xué)鍵理論、分子理論、電磁理論和配價(jià)鍵理論等,但由于膠接過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的物理化學(xué)過(guò)程,膠接強(qiáng)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(jì),接頭成型工藝等密切相關(guān),還受周?chē)h(huán)境的影響,各種相關(guān)因素的變化都會(huì)影響接頭膠接強(qiáng)度和測(cè)試結(jié)果,給揭示膠接機(jī)理帶來(lái)困難,用上述任何一個(gè)理論都不能圓滿(mǎn)解決膠接過(guò)程的復(fù)雜現(xiàn)象,而只能說(shuō)明部分現(xiàn)象和問(wèn)題,更不能完全說(shuō)明材料的化學(xué)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(jìn)一步深化。實(shí)踐證明,重視基礎(chǔ)理論研究,從膠接機(jī)理上弄清膠接本質(zhì),在基礎(chǔ)理論指導(dǎo)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(zhǎng)遠(yuǎn)起作用的,在重視應(yīng)用研究的同時(shí)更應(yīng)重視基礎(chǔ)理論研究,占領(lǐng)制高點(diǎn),掌握主動(dòng)權(quán),將膠粘劑工業(yè)不斷推向新臺(tái)階。
2 6 市場(chǎng)動(dòng)態(tài)走向
2 6 1 木材加工業(yè)仍是應(yīng)用大戶(hù)
隨著現(xiàn)代木材加工業(yè)的進(jìn)展,木材膠粘劑用量日益擴(kuò)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(guó)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(guó)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(chē)、造船、機(jī)械制造、無(wú)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(xué)技術(shù)迅速發(fā)展,對(duì)膠粘劑性能指標(biāo)提出了一些更高要求,如良好的導(dǎo)電性,耐酸堿性,優(yōu)良的光學(xué)性能,真空密封性能,應(yīng)變傳遞性能以及對(duì)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(lèi)膠粘劑。特種膠粘劑具有獨(dú)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(shí),外表的耐高溫?zé)g材料與容器的固定,火箭液體燃料,-235℃時(shí)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(jià)格多貴也得用。常見(jiàn)特種膠粘劑還有真空膠粘劑、應(yīng)變膠粘劑、導(dǎo)電膠粘劑、光學(xué)膠粘劑、耐酸堿膠粘劑和醫(yī)用膠粘劑等。
3 結(jié)束語(yǔ)
膠粘連接方法與傳統(tǒng)連接方法相比具有獨(dú)特優(yōu)點(diǎn),膠粘劑處處使用,時(shí)時(shí)使用,膠粘劑工業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益十分可觀,不斷研制開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品已勢(shì)在必行。但要注意以下幾個(gè)策略:
(1)論證策略:要考慮市場(chǎng)動(dòng)向和本地資源開(kāi)發(fā),要考慮環(huán)境保護(hù)和節(jié)約能源等,切忌閉門(mén)造車(chē),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(jìng)爭(zhēng)力成正比,無(wú)凝,質(zhì)量高信譽(yù)也高,競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)。
(3)成本策略:在新產(chǎn)品研制過(guò)程中要盡量降低成本,以?xún)r(jià)廉質(zhì)高的優(yōu)勢(shì)擴(kuò)大營(yíng)銷(xiāo),占領(lǐng)市場(chǎng),這就要求管理工作者和研制工作者加強(qiáng)管理,改革工藝,降低成本。
(4)服務(wù)策略:周到的技術(shù)咨詢(xún)服務(wù)等是新產(chǎn)品在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中取勝的重要一環(huán)。
(5)時(shí)效策略:“時(shí)間就是金錢(qián)”,開(kāi)發(fā)計(jì)劃確定之后要立即組織實(shí)施,切忌坐失良機(jī),在產(chǎn)品的成熟期,就要著手對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行改進(jìn)增加功能,提高性能,擴(kuò)大產(chǎn)品的適應(yīng)性、方便性和安全性,延長(zhǎng)產(chǎn)品使用周期。同時(shí),信息要靈,反應(yīng)要快,決策要準(zhǔn),可以預(yù)計(jì),中國(guó)的膠粘劑工業(yè)將會(huì)飛躍發(fā)展,前景更美好。
