环氧树脂胶粘剂_在线百科全书查询

环氧树脂胶粘剂

环氧树脂胶粘剂（简称环氧胶粘剂或环氧胶）从1950年左右出现至今，仅仅只有50多年。但是随着20世纪中叶各种胶粘理论的相继提出，以及胶粘剂化学、胶粘剂流变学和胶粘破坏机理等基础研究工作的深入进展，使胶粘剂性能、品种和应用有了突飞猛进的发展。环氧树脂及其固化体系也以其独特的、优异的性能和新型环氧树脂、新型固化剂和添加剂的不断涌现，成为性能优异、品种众多、适应性广泛的一类重要的胶粘剂。

定义

分类(按胶粘剂形态分类按固化条件分类按胶接强度分类按用途分类其他分类)

应用(涂料领域复合材料领域粘接剂领域增韧环氧树脂在胶粘剂中的应用)

操作工艺

注意事项

定义

环氧类胶粘剂主要由环氧树脂和固化剂两大部分组成。为改善某些性能，满足不同用途还可以加入增韧剂、稀释剂、促进剂、偶联剂等辅助材料。由于环氧胶粘剂的粘接强度高、通用性强，曾有“万能胶”、“大力胶”之称，在航空、航天、汽车、机械、建筑、化工、轻工、电子、电器以及日常生活等领域得到广泛的应用。

环氧胶粘剂是由环氧树脂、固化剂、促进剂、改性剂、稀释剂、填料等组成的液态或固态胶粘剂。环氧胶粘剂的胶粘过程是一个复杂的物理和化学过程，包括浸润、粘附、固化等步骤，最后生成三维交联结构的固化物，把被粘物结合成一个整体。胶接性能(强度、耐热性、耐腐蚀性、抗渗性等)不仅取决于胶粘剂的结构和性能以及被粘物表面的结构和胶粘特性，而且和接头设计、胶粘剂的制备工艺和贮存以及胶接工艺等密切相关，同时还受周围环境(应力、温度、湿度、介质等)的制约。因此环氧胶粘剂的应用是一个系统工程。环氧胶粘剂的性能必须与上述影响胶接性能的诸因素相适应，才能获得最佳结果。用相同配方的环氧胶粘剂胶接不同性质的物体，或采用不同的胶接条件、或在不同的使用环境中，其性能会有极大的差别。

优点

环氧胶粘剂与其他类型胶粘剂比较，具有以下优点：

(1)环氧树脂含有多种极性基团和活性很大的环氧基，因而与金属、玻璃、水泥、木材、塑料等多种极性材料，尤其是表面活性高的材料具有很强的粘接力，同时环氧固化物的内聚强度也很大，所以其胶接强度很高。

(2)环氧树脂固化时基本上无低分子挥发物产生。胶层的体积收缩率小，约1%一2%，是热固性树脂中固化收缩率最小的品种之一。加入填料后可降到0．2%以下。环氧固化物的线胀系数也很小。因此内应力小，对胶接强度影响小。加之环氧固化物的蠕变小，所以胶层的尺寸稳定性好。

(3)环氧树脂、固化剂及改性剂的品种很多，可通过合理而巧妙的配方设计，使胶粘剂具有所需要的工艺性(如快速固化、室温固化、低温固化、水中固化、低粘度、高粘度等)，并具有所要求的使用性能(如耐高温、耐低温、高强度、高柔性、耐老化、导电、导磁、导热等)。

(4)与多种有机物(单体、树脂、橡胶)和无机物(如填料等)具有很好的相容性和反应性，易于进行共聚、交联、共混、填充等改性，以提高胶层的性能。

(5)耐腐蚀性及介电性能好。能耐酸、碱、盐、溶剂等多种介质的腐蚀。体积电阻率1013—1016Ωcm，介电强度16—35kV/mm。

(6)通用型环氧树脂、固化剂及添加剂的产地多、产量大，配制简易，可接触压成型，能大规模应用。

缺点

环氧胶粘剂的主要缺点——

(1)不增韧时，固化物一般偏脆，抗剥离、抗开裂、抗冲击性能差。

(2)对极性小的材料(如聚乙烯、聚丙烯、氟塑料等)粘接力小。必须先进行表面活化处理。

(3)有些原材料如活性稀释剂、固化剂等有不同程度的毒性和刺激性。设计配方时应尽量避免选用，施工操作时应加强通风和防护。

制备

环氧胶粘剂的制备方法大致有下列几种类型：

(1)活性氢化物与环氧氯丙烷反应；

(2)以过氧化氢或过酸（例过醋酸）将双键进行液相氧化；

(3)双键化合物的空气氧化；

(4)其它。

应用

改性环氧树脂胶粘剂及制备方法，克服了一般环氧胶粘剂的脆性、耐温性差的缺点，其主要技术特征是以聚氨酯预聚物改性环氧树脂(A组分)与自制的固化剂(B组分)按10∶1～1∶1(重量比)的比例配制成耐高温、韧性好、反应活性大的固化体系。其中聚氨酯预聚物为端羟基聚硅氧烷和二异氰酸酯按一定比例在一定条件下反应制成异氰酸酯基团封端的聚硅氧烷聚氨酯预聚物，再采用此聚氨酯预聚物对环氧树脂进行改性处理。而自制的固化剂由二元胺、咪唑类化合物、硅烷偶联剂，无机填料以及催化剂组成。此改性环氧树脂胶粘剂可室温固化，在200℃下可长期使用，或-5℃固化耐温150℃；粘接强度达15-30MPa；T型剥离强度达35-65N/cm，具有优异的耐油、耐水、耐酸、碱、耐有机溶剂的性能，可粘接潮湿面，油面及金属、塑料、陶瓷、硬质橡皮、木材等。

涂料领域

应用于汽车：底盘底漆、部件漆，槽车内壁涂料

应用于容器：食品罐内、外壁涂料，贮槽内外壁防腐涂料，压力罐防腐

应用于工厂设备：设备、管道防腐涂料，冰箱、洗衣机外层涂料，电器设备绝缘涂料

应用于土建：桥梁防腐涂料，钢结构防腐涂料，水坭制品防渗涂料，地坪涂料，装饰涂料，功能涂料、钢丝网水泥闸门

应用于船舶：底货仓内壁涂料，海上集装箱涂料，钢铁部件防腐涂料

应用于其它：钢家具粉末涂料，电阻元件粉末涂料，钢制部件粉末涂料，阀体防腐、重防腐超耐磨陶瓷,屏蔽立式管道泵、太阳能热水器、太阳能电池板、武器

复合材料领域

应用于汽车：玻璃钢车壳，玻璃钢地板，玻璃钢槽车,控制系统仪器仪表电器零部件，显示器,汽车干式点火线圈,玻璃钢部件、防滑粒方向盘套、环氧树脂局部加强材料、

应用于工厂设备：玻璃钢氧气瓶，玻璃钢贮槽，玻璃钢容器、管道，模具，螺旋浆，织机箭杆，飞机蜂窝结构件，引擎盖，辊筒，轴，装机基础找平，自流平地坪、电磁线圈，先导阀、玻璃零部件、玻璃钢泵阀，电碳制品、建筑工程结构件、机用传动装置部件

应用于绝缘材料：覆铜板，玻璃钢板、管、棒，变压器，继电器，高压开关，绝缘子，互感器，阻抗器，电缆头，电子器件、元件的密封或包封和塑封，报警器、固体电源、FBT回扫变压器、聚焦电位器、摩托车、汽车等机动车辆点火线圈、电子、电器零部件、发光二极管，信号灯，全封闭蓄电池，电机封装,温度变送器、录音机磁头、线路板封闭、集成电路、二、三极管分立器件、无源滤波器、LED的结构封装、封装太阳能电池板、电源组件、IC 调节器和固态继电器、煤矿安全巡查系统、本质安全型模块、自动重合器

应用于体育用品：玻璃钢安全帽，球拍，高尔夫球杆，钓鱼杆，保龄球，雪撬，冲浪板，玻璃钢赛艇、帆船、赛车、躺椅、曲棍球杆

应用于其它：飞机机身、直升机螺旋叶片，风力发电机叶片，医学仪器、手术刀柄,心脏起搏器、工艺品珠宝、阀门密封件、水工建筑工程、场致发光屏、混凝土抗磨层、保温材料、动物模型、航天飞行器、船用尾轴、舵轴、化学木材、塔身加固、磁悬浮列车轨道、太阳能电池乐器、环氧装饰品、玻璃钢帐篷杆具、刀柄、窗户、家具、泵、拐杖、显卡、红外滤光器、数字显示器、矩阵辐射器、发光二极管与光电二极管、实验室台面、彷真树、预制磨石道路桥梁路面

粘接剂领域

应用于：室温快速固化韧性环氧树脂粘结剂,导电胶,常温固化静电植绒粘合剂、光学结构胶、沙狐球胶、化学锚固胶、真丝的高功能化、人工花、磁力书写板、汽车维修胶、石材胶等。

增韧环氧树脂在胶粘剂中的应用

以增韧环氧树脂为基础，配以功能性填料和固化剂而形成的高分子合金胶粘剂克服其性脆、冲击性、耐热性差等缺点。在机械、电子、电器、航天、航空、涂料、粘接等领域得到了广泛的应用，有万能结构胶之称。

1、固化体系的选择

环氧树脂的固化剂有胺类、酸酐等，通常固化以胺类为主，有电性能要求的以酸酐类为常用．以咪唑类为促进剂。

伯胺和仲胺含有活泼的氢原子，很容易与环氧基发生亲核加成反应，使环氧树脂交联固化。固化过程可分为三个阶段：

1)伯胺与环氧树脂反应，生成带仲胺基的大分子

2)仲胺基再与另外的环氧基反应，生成含叔胺基的更大分子

3)剩余的胺基、羟基与环氧基发生反应

酸酐在环氧树脂的羟基、微量水和含羟基化合物的作用下开环，生成的羧基与环氧基加成得到酯基，酯化反应生成的羟基和环氧树脂的羟基在高温时催化环氧开环发生醚化反应，这样，开环一酯化一醚化不断反复进行，直至环氧树脂交联固化，这就是酸酐的固化机理。

咪唑是含有两个氮原子的五元环，一个氮原子构成仲胺，另一个氮原子构成叔胺，既可用作环氧树脂的固化剂，又可用作环氧树脂固化的促进剂。可在中温固化环氧树脂，却有优良的耐热性和力学性能，能与芳胺固化剂相媲美，只是耐介质性和耐湿热老化性稍有逊色。

咪唑类固化剂的分子含有一个仲胺基和一个叔胺基，对环氧树脂的固化可分为两步进行，首先是仲胺上的活泼氢同环氧基加成，然后是叔胺催化环氧树脂的均聚反应，固化反应有两个放热峰．分别是60℃和1110℃。为改善其耐湿热老化性．可加入少量的芳胺。

2、填料的选择研究

胶粘剂的耐热性能除了与体系的基础聚合物、硫化交联剂等组分的类型、品种和分子结构有关外，还与体系所选用的耐热性填料有密切关系。配方中合适地引入耐热性填料往往会使体系的耐热性获得明显的改进。

常用的耐热填料有经表面改性的气相法Si02、表面处理的Zn0、Fe203和Al2O3等。经表面处理后的填料可明显地提高其耐热性，例如采用经(MeSi)2NH处理的白碳黑为填料的硅橡胶体系．即使经250℃表化48hr，其抗伸强度为9．3Mpa，伸长率为335%，如采用未经表面处理的同种白碳黑为

填料的相同硅橡胶体系。经上述相同条件下热老化后，其拉伸强度和伸长率分别为6．6Mpa和228%。可见。耐热填料对硅橡胶的耐热性能的提高是非常显著的。

各种炭黑、纳米级碳酸钙、钛白粉等。具有补强、改善各种物理性能、增稠、降低成本、着色等作用。填料对降低产品的收缩。减小内应力。提高综合性能具有重要意义。如石英粉能提高胶层硬度和灌封胶的流动性；硅微粉可提高粘接强度但储存期会变短：加入少量铬酸锌可提高耐湿热和耐盐雾性能：加入325目的玻璃鳞片具有优异的耐腐蚀和耐水性；加入硫酸钙晶须，有明显的增韧和增强作用，提高耐热、耐沸水作用，阻燃剂、三氧化二锑提高氧指数，264抗氧剂，延长固化物使用寿命。

3、高分子合金修补材料

美国Belzona Molecular公司l952年成立，针对工业设备腐蚀、磨损、老化等问题而最早致力于研究、开发并生产高分子修补材料的跨国机构，其生产的高分子合金修补剂首先应用于化工设备腐蚀后的修复。德国TipTop公司其产品在皮带维修方面应用始终处于世界领先地位，是全球最大的冷、热硫化橡胶材料的制造商。其产品有：橡胶粘接所需的冷硫化粘接材料和热硫化粘接材料、PvC粘接剂、滚筒包胶材料及工具设备、输送带修复材料等等。其它如Devcon，E—wood公司等均有类似产品．是指以高分子聚合物与特殊功能填料(如石墨、二硫化钼、金属粉末、陶瓷粉末和纤维)组成的复合胶粘剂材料(或称修补剂，也可称粘涂剂)。该新型材料可实现高的结合力、优良的耐腐蚀性、耐磨性和高抗压强度．同时还具有密封性能好、耐潮湿和绝缘等性能。故广泛应用于机械、建筑、电子、轻工、石油、化工、舰船、航空等工业部门装备维修领域，一方面可以直接作为铆接、焊接、螺纹连接以外的一种新型连接方法；另一方面可以对任何装备发生磨耗、破裂、划伤、腐蚀、侵蚀、尺寸超差、铸造缺陷等情形。在最短的时间内予以修复。高分子合金修补剂又被称为“冷焊”或“工业上的医生”，它可修补零件上的各种裂纹、划伤、尺寸超差、铸造缺陷等，也可用作零件磨损、腐蚀的尺寸恢复和预保护涂层。

目前高分子合金的聚合物主要还是以增韧环氧树脂为主体配制而成的，其它诸如改性丙烯酸酯、聚氨酯等也可作为胶粘剂材料，也可对上述聚合物进行改性，赋予材料新的特性。而不同功能填料的加入。则赋予材料导电、导热、导磁、耐温、隔热等功能，对零件无热影响区和变形，使用方便，可以不加热、不加压。室温操作，不需要专用设备，修理快速简便，并可现场作业，有通用型、耐磨型、减摩型、耐腐蚀型、快速固化型、湿面修补型、耐高低温型、高强度型。导电与绝缘灌封型等多种修补剂，适用于修补金属、橡胶、陶瓷、混凝土等物质。用户可根据设备的材质、运行温度、压力、化学介质、停机时间、现场环境等因素，灵活的选用相应产品。它在船用轴类、泵类、管道类设备上应用广泛，具有操作简单、性能可靠、缩短坞修周期的特点。

重点应用如下：

1)船用主机、辅机的修复；

2)换热器、油仓加热管的修复和密封；

3)尾轴、舵销、舵销座孔的修复再生和防腐防磨处理；

4)螺旋桨叶片的修复再生及抗气蚀腐蚀；

5)甲板、罐体的防腐蚀保护

4、改性环氧结构胶

1)建筑用结构胶钢板加固胶。植筋胶，锚固胶，纤维增强胶

2)航空航天用结构胶胶膜．糊状。室温固化，加温固化

4)其它工业用胶耐环境，耐高低温，耐振动，耐老化等五、参考文献(略)

操作工艺

1. 液体-操作时间

操作时间（也是工作时间或使用期）是固化时间的一部份，混合之后，树脂/固化剂混合物仍然是液体和可以工作及适合应用。为了保证可靠的粘接，全部施工和定位工作应该在固化操作时间内做好。

2.凝胶-进入固化

混合物开始进入固化相（也称作熟化阶段），这时它开始凝胶或“突变”。这时的环氧没有长时间的工作可能，也将失去粘性。在这个阶段不能对其进行任何干扰。它将变成硬橡胶似的软凝胶物，你用大拇指将能压得动它。

因为这时混合物只是局部固化，新使用的环氧树脂仍然能与它化学链接，因此该未处理的表面仍然可以进行粘接或反应。无论如何，接近固化的混合物这些能力在减小

3. 固体-最终固化

环氧混合物达到固化变成固体阶段，这时能砂磨及整型。这时你用大拇指已压不动它，在这时环氧树脂约有90%的最终反应强度，因此可以除去固定夹件，将它放在室温下维持若干天使它继续固化。

这时新使用的环氧树脂不能与它进行化学链接，因此该环氧表面必须适当地进行预处理如打磨，才能得到好的粘接机械强度。

注意事项

环氧树脂胶粘剂本身无毒，但由于在制备过程中添加了溶剂及其它有毒物，因此不少环氧树脂“有毒”，近年国内环氧树脂业正通过水性改性、避免添加等途径，保持环氧树脂“无毒”本色。目前绝大多数环氧树脂涂料为溶剂型涂料,含有大量的可挥发有机化合物(VOC),有毒、易燃,因而对环境和人体造成危害。