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胶黏剂的组成、种类与应用知识大全

嘉峪检测网        2020-07-06 10:50

一、胶黏剂概述

 

1、胶黏剂简介

 

 

 

胶黏剂可以定义为能够通过胶黏工艺永久性附着在表面上的物质。该过程涉及两个互不相同的物体保持直接接触,从而可以在界面上传递机械力,是一种具有良好粘合性能的物质,通过粘附力和内聚力由表面粘合而起连接物体的作用。

 

 

 

胶接、焊接和机械连接是目前常见三大连接方式。机械连接就是传统的连接方式之一。但接头处容易出现磨损从而引发连接失效,此外不同材料之间通过机械连接还容易导致腐蚀。焊接所需要的外加材料较少,但焊接的质量可控性较差,相比之下,胶接是一种工艺简单,后续使用过程中疲劳点较少的连接工艺,且由于胶结失效一般是在胶结本身,这为后续修复提供了可能。

 

 

 

目前,普通分子结构的胶黏剂已经远不能满足人们在生产生活中的应用,这时高分子材料和纳米材料成为改善各种材料性能的有效途径,高分子类聚合物和纳米聚合物成为胶黏剂重要的研究方向。以美国公司为代表的发达国家的研发机构,研发了以高分子材料和复合材料技术为基础的高分子复合型胶黏剂,它是以高分子复合聚合物与金属粉末或陶瓷粒组成的双组分或多组分的复合材料,是在高分子化学、胶体化学、有机化学和材料力学等学科基础上发展起来的高技术学科。

 

 

 

粘结剂部分功能介绍表

功能

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瞬间粘接

瞬间胶黏剂使用时不需要加热、加压,具有固化快、粘接强度大的特点。一个6.45平方厘米的粘接面所承受的拉力足以吊起一辆小汽车,这样的胶黏剂对连续化生产流水线起了很大的推动作用。

结构件粘接

结构件粘接是指那些能够承受较长时间的负荷和较大应力物体的粘接,比如建筑物、车辆、舰船、飞机、宇宙飞行器等结构件的粘接。其具有增加航速,同时使粘接件表面光滑平整,有利于航行的特点,还具有密封、防腐蚀等性能。

液态密封堵漏

有些胶黏剂在常温下是流动性的液体,涂在各种连接或需要密封的部位,形成有弹性的胶层,能代替通常的垫片,起密封作用。

水下粘接

表现在水坝或桥梁的修建、造船工业和国防工业中,它可以把陆地上的预制件与在水中和水下的部件连接起来,从而大大简化施工工艺,加快施工进度。

油面粘接

油面用胶不需要先在表面除油,简化了工艺,并有良好的粘接强度。

热熔粘接

热熔胶黏剂是一种固体,它要在加热熔化成流体后才能胶黏,粘合冷却后恢复成固体,形成牢固的粘接件。热熔胶黏剂由热塑性聚合物配以增粘剂等配制而成。

耐高温粘接和超低温粘接

一般的胶黏剂能耐100℃以下的温度,无机胶黏剂能耐600℃左右,其中以陶瓷胶黏剂为最佳,可以耐1300℃的高温。耐超低温胶黏剂能在-196℃,甚至更低温度-269℃时保持很高的强度和韧性。

压敏粘接

这种产品用于商品标签的粘贴、纸箱的封缄、线束的捆扎和高光洁金属板表面的保护等。

医用粘接

医用胶黏剂已成为医疗方面不可缺少的新材料。例如,对入体肾脏的粘合,血管的接合,伤口、食道或胆道的吻合,牙科的粘接和修复,骨骼连接等方面能发挥很好的作用。

导电粘接

有以银粉为导体的导电胶,用于光学玻璃粘接的高透明度的光学玻璃胶和对光敏感的光敏固化胶和电子束固化胶等。

 

2、胶黏剂组成

 

合成胶黏剂由主剂和助剂组成,主剂是胶黏剂的主要成分,主导胶黏剂粘接性能,同时也是区别胶黏剂类别的重要标志。主剂一般由一种或两种,甚至三种高聚物构成,要求其具有良好的粘附性和润湿性等。为了满足特定的物理化学特性,加入的各种辅助组分称为助剂

 

主剂和助剂详细分类和产品举例表

 

分类

产品举例

主剂

天然高分子

如淀粉、纤维素、单宁、阿拉伯树胶及海藻酸钠等植物类粘料,以及骨胶、鱼胶、血蛋白胶、酪蛋白和紫胶等动物类粘料。

合成树脂

分为热固性树脂和热塑性树脂两大类。热固性如环氧、酚醛、 不饱和聚酯、聚氨酯、有机硅、聚酰亚胺、双马来酰亚胺、烯丙基树脂、呋喃树脂、氨基树脂、醇酸树脂等;热塑性树脂如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、丙烯酸树脂、尼龙、聚碳酸酯、聚甲醛、热塑性聚酯、聚苯醚、氟树脂、聚苯硫醚、聚砜、聚酮类、聚苯酯、液晶聚合物等,以及其改性树脂或聚合物合金等,是用量最大的一类粘料。

橡胶与弹性体

主要有氯丁橡胶、丁基腈乙丙橡胶、氟橡胶、聚异丁烯、聚硫橡胶、天然橡胶、氯磺化聚乙烯橡胶等;弹性体主要是热塑件弹性体和聚氨酯弹性体等。

其他

无机粘料,如硅酸盐、磷酸盐和磷酸-氧化铜等。

助剂

 

固化剂、溶剂、增塑剂、填充剂、增韧剂、偶联剂、引发剂、促进剂、增粘剂、阻聚剂、稳定剂、防老剂、络合剂、乳化剂。

 

3、胶黏剂分类

 

据不完全统计,迄今为止已有6000多种胶黏剂产品问世,由于其品种繁多,组分各异,尚无统一的分类方法。

胶黏剂分类

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04、应用

  

 

 

 

2019年最重要的胶黏剂产品类型是乙烯基胶黏剂,需求量超过430万吨。市场上可以买到各种各样的乙烯基粘合剂,基于聚乙酸乙烯酯(PVAC)的产品是最重要的类型。丙烯酸类胶黏剂以较大的幅度排名第二,随后是聚氨酯,弹性体等。

 

 

 

粘合剂是为特定应用而设计的,除了在粘合过程中发挥作用外,它们还可以用于其他目的,例如密封剂,以消除动态载荷引起的自松性的影响。根据用途,工程胶黏剂市场已分类为运输,建筑,电气和电子,能源等。其中交通运输是最大的细分市场,占比28.7%,该领域的应用是由于将汽车部件组装成组件以及用粘合剂产品代替紧固件的需求不断增加而推动的。

 

 

 

全球工程胶黏剂市场应用分类图

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(1) 交通行业

在严格的环境法规的支持下,轻型和低碳排放汽车的趋势正在增长。汽车是粘合剂的主要应用行业之一。减轻车辆的重量是提高燃油效率和限制污染物排放的关键,胶黏剂在支持OEM(原始设备制造商)减少汽车重量的策略以及通过将碳排放量保持在最低水平来遵守严格的环境法规方面发挥着重要作用。汽车胶黏剂市场规模预计将从2019年的81亿美元增长到2024年的107亿美元,复合年增长率为5.7%,市场正在出现温和增长。

 

汽车和运输行业不断需要更先进的粘合剂,这些粘合剂必须具有出色的粘合性,卓越的耐用性,耐化学性和耐高温性以及低收缩性。SMP是汽车胶黏剂市场中增长最快的树脂类型。由于SMP粘合剂无味、不含异氰酸酯和溶剂,并且不排放VOC,因此对它们的需求会增加。

 

组装是汽车胶黏剂市场中增长最快的应用。随着汽车技术的不断进步,例如传感器,信息娱乐系统和车身面板的使用越来越多,汽车工业中粘合剂的使用量也在增加。

 

(2) 建筑行业

在未来几年,对基础设施投资的需求不断上升,是许多政府关注的重点领域。这可能使工程胶黏剂行业受益,因为建筑业是胶黏剂产品的主要消费场景之一。此外墙壁和地板覆盖物的维护、建筑翻新,也带来大量的建筑用胶黏剂的需求。

 

 

亚太地区是建筑胶黏剂市场中增长最快的地区,其建筑行业不断发展,同时政府对基础设施的投资也在不断增加。但与此同时要考虑到各地建筑相关产品不断更新的法规影响。例如欧盟(EU)305/2011号法规规定,用于在欧盟销售建筑产品,制造商必须承担额外的标签和文书工作,以证明合规性和符合环保要求证明,同时需要负担额外的外部测试成本。

(3) 电子行业

 

根据Grand View Research关于电子胶黏剂市场的报告分析,预计到2022年,电子胶黏剂市场规模将翻一番以上,达到78亿美元,复合年增长率为10.6%。由于对大批量和短时间周期组装的需求不断增长,预计紫外线固化胶黏剂将成为未来增长最快的产品,复合年增长率预计将超过12%。

 

 

电子胶黏剂市场主要是受印刷电路板(PCB)粘合剂需求的增长驱动。诸如导线跟踪、元件封装、电路板的保形涂层以及表面安装元件的粘结等应用需要各种类型的胶黏剂产品。计算机,笔记本电脑,智能手机,家用电器,工业与电力设备,控制与导航系统以及航空航天监测与测试设备的需求在不断增长,对这些产品不断增长的需求可能会使电子胶黏剂市场受益。

 

 

 

全球电子用胶黏剂细分应用

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(4) 能源行业

 

政府的支持和市场的投资正在促进可再生能源领域的扩张。在该行业中,预计风能将为胶黏剂生产商提供充足的机会。由于拥有巨大的能源使用潜力,印度和中国等新兴经济体对该领域给予了特别关注。根据印度新能源和可再生能源部的数据,该国在全球太阳能和风能发电能力方面分别位居全球第五和第四,并宣布到2030年,可再生能源领域将生产该国约40%的电力。

 

 

 

 

二、胶黏剂产业链分析

 

 

 

胶黏剂上游为化工材料生产供应商,主要原材料有有机高分子、合成树脂等,从原材料供应角度看,胶黏剂成本收到石油价格波动影响。

 

 

 

中游胶黏剂产品目前在我国主要分为三个等级。第一个层级是国外、国内少数几家企业通过自主研发和技术吸收消化,结合市场需求自主研发出一批拥有自主知识产权胶粘剂;第二层级为国内部分企业拥有一定的研发能力,可以进行部分配方调整,比较注重产品品质;第三层级是以中小型胶粘剂企业为主,这些企业技术水平较低,主要生产低端产品,产品利润率较低,企业所占数量较多、分布广,竞争激烈。

 

 

胶黏剂下游终端应用市场丰富。从长期看,内需增长确保了行业持续发展,环保政策推动了行业技术更新和进一步市场扩张。同时电子消费产品快速更迭也加速了胶黏剂行业发展,并有可能国际化。

 

 

胶黏剂产业链简图

 

 

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来源:新材料在线