建筑胶粘剂(精品).ppt
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1、 第七章第七章 建筑胶粘剂建筑胶粘剂一、国内外建筑胶粘剂的发展一、国内外建筑胶粘剂的发展凡是能把各种凡是能把各种块状块状、散粒状散粒状、粉状材料粉状材料紧密连接在一起而共同紧密连接在一起而共同发挥作用的物质称为发挥作用的物质称为胶粘剂胶粘剂,简称胶。,简称胶。建筑工程使用胶粘剂的主要优点有以下几个方面:建筑工程使用胶粘剂的主要优点有以下几个方面:1、薄膜材料、纤维材料、碎屑材料等只能用胶粘剂才能将他们、薄膜材料、纤维材料、碎屑材料等只能用胶粘剂才能将他们连接复合成为所需要的建筑材料。例如:玻璃纤维增强材料、连接复合成为所需要的建筑材料。例如:玻璃纤维增强材料、刨花板、木屑板、层合板等都是利用胶
2、粘剂复合成材的。刨花板、木屑板、层合板等都是利用胶粘剂复合成材的。2、胶粘缝的应力分布面积较之机械连接宽大且均匀,这使复、胶粘缝的应力分布面积较之机械连接宽大且均匀,这使复合材料避免或可缓解应力集中导致的破坏,从而利于制作轻质合材料避免或可缓解应力集中导致的破坏,从而利于制作轻质高强的复合材料。高强的复合材料。4、胶粘缝有气密、水密的特点,从而有利于建筑节能。、胶粘缝有气密、水密的特点,从而有利于建筑节能。5、胶接可以将两种不同材料甚至热膨胀系数相差很大的材料用、胶接可以将两种不同材料甚至热膨胀系数相差很大的材料用弹性胶连接复合,因为弹性胶可以减弱或克服温度变化产生的弹性胶连接复合,因为弹性胶
3、可以减弱或克服温度变化产生的应力破坏。应力破坏。3、各向异性材料的强度质量比和尺寸稳定性可以利用合理的、各向异性材料的强度质量比和尺寸稳定性可以利用合理的胶接设计获得改善。胶接设计获得改善。(一)国外建筑胶粘剂的发展概况(一)国外建筑胶粘剂的发展概况20世纪世纪40年代,特别是第二次世界大战之后,由于合成高分子年代,特别是第二次世界大战之后,由于合成高分子工业的发展,一系列性能优异的合成胶粘剂面世,建筑工业同工业的发展,一系列性能优异的合成胶粘剂面世,建筑工业同时开始使用胶粘剂。时开始使用胶粘剂。建筑胶粘剂不仅可以促进了建筑制品工厂建筑胶粘剂不仅可以促进了建筑制品工厂化生产,而且加快了现场施工
4、速度,减轻了劳动强度,提高了化生产,而且加快了现场施工速度,减轻了劳动强度,提高了效率,同时胶粘剂成为预制复合建材和现场施工不可缺少的材效率,同时胶粘剂成为预制复合建材和现场施工不可缺少的材料。料。胶粘剂胶粘剂在工业国家正稳步发展并趋向成熟。随着技术的进步,在工业国家正稳步发展并趋向成熟。随着技术的进步,胶粘剂的特性向高性能发展,例如耐热、耐低温、阻燃、绝缘、胶粘剂的特性向高性能发展,例如耐热、耐低温、阻燃、绝缘、导电、导热、高强度等热、电、力学性能的提高。导电、导热、高强度等热、电、力学性能的提高。由于日益严格的环保要求,工业国家合成胶粘剂产品构成比例由于日益严格的环保要求,工业国家合成胶粘
5、剂产品构成比例特点是特点是水基型大大高于溶剂型,且有发展和改进并举的趋势。水基型大大高于溶剂型,且有发展和改进并举的趋势。(二)国内建筑胶粘剂发展的概况(二)国内建筑胶粘剂发展的概况我国合成胶粘剂的研制、生产以及粘接技术的推广应用始于我国合成胶粘剂的研制、生产以及粘接技术的推广应用始于1958年。近年。近20年来,由于我国经济建设的发展和人民生活水平年来,由于我国经济建设的发展和人民生活水平提高,极大的促进了胶粘剂工业的发展。我国在提高,极大的促进了胶粘剂工业的发展。我国在2000年建筑胶年建筑胶粘剂的用量达到粘剂的用量达到60万万t左右。左右。我国在我国在20世纪世纪70年代末和年代末和80
6、年代初我国开发出建筑胶粘剂及混年代初我国开发出建筑胶粘剂及混凝土界面处理剂系列产品,由于他们对饰面砖粘接力高、弹性凝土界面处理剂系列产品,由于他们对饰面砖粘接力高、弹性模量小,在装修方面工程中得到了广泛的应用。模量小,在装修方面工程中得到了广泛的应用。国内常用的建筑胶粘剂主要有以下几类:国内常用的建筑胶粘剂主要有以下几类:1、乳液型建筑胶粘剂:、乳液型建筑胶粘剂:乙烯乙酸乙烯、丙烯酸乳液、水乳乙烯乙酸乙烯、丙烯酸乳液、水乳环氧、纤维素醚类溶液及聚乙烯醇缩甲醛(环氧、纤维素醚类溶液及聚乙烯醇缩甲醛(107胶)等,它们胶)等,它们是以水为分散介质,现场只需加入预拌好的硅酸盐水泥、砂子是以水为分散介
7、质,现场只需加入预拌好的硅酸盐水泥、砂子中,和匀后即成聚合物砂浆,用于饰面砖板粘贴、抹灰及批刮中,和匀后即成聚合物砂浆,用于饰面砖板粘贴、抹灰及批刮腻子等。腻子等。2、粉状型建筑胶粘剂:、粉状型建筑胶粘剂:常用的胶粘剂有纤维素醚类,可再分常用的胶粘剂有纤维素醚类,可再分散的乳液粉;目前这些干粉均需进口。散的乳液粉;目前这些干粉均需进口。3、膏状胶粘剂:、膏状胶粘剂:市场上出售的膏状胶粘剂大都以乙烯乙市场上出售的膏状胶粘剂大都以乙烯乙酸乙烯为胶接料,以松香的乙醇溶液为增塑剂,在加入无机酸乙烯为胶接料,以松香的乙醇溶液为增塑剂,在加入无机填料及甲苯经搅拌制成;使用方便。填料及甲苯经搅拌制成;使用方
8、便。4、混凝土界面处理剂:、混凝土界面处理剂:1981年我国有关单位开发出混凝土界年我国有关单位开发出混凝土界面剂,它是通过被粘接物的表面如混凝土基层、饰面砖板被粘面剂,它是通过被粘接物的表面如混凝土基层、饰面砖板被粘面的涂覆,然后再用普通水泥砂浆粘贴,从而增加了界面的粘面的涂覆,然后再用普通水泥砂浆粘贴,从而增加了界面的粘接力。接力。5、建筑密封胶:、建筑密封胶:主要用于玻璃与金属、金属与金属、金属与主要用于玻璃与金属、金属与金属、金属与混凝土、混凝土与混凝土之间的密封,要求粘接力牢固、弹性、混凝土、混凝土与混凝土之间的密封,要求粘接力牢固、弹性、防水、耐老化性能好。防水、耐老化性能好。6、
9、建筑结构及化学灌浆用胶粘剂:、建筑结构及化学灌浆用胶粘剂:环氧树脂、改性环氧。环氧树脂、改性环氧。7、建筑防腐胶粘剂:这类胶多为双组分溶剂型胶粘剂,如环、建筑防腐胶粘剂:这类胶多为双组分溶剂型胶粘剂,如环氧树脂、不饱和聚酯、酚醛树脂、呋喃树脂等。主要适用于氧树脂、不饱和聚酯、酚醛树脂、呋喃树脂等。主要适用于酸、碱、盐腐蚀的场合,酸、碱、盐腐蚀的场合,二、胶粘剂的组分与分类二、胶粘剂的组分与分类 胶粘剂是多组分的材料,从功能上可分为两部分:胶粘剂是多组分的材料,从功能上可分为两部分:一是基料或称粘料,它决定着胶的主要性能一是基料或称粘料,它决定着胶的主要性能;二是助剂,主要包括固化剂与硫化剂、催
10、化剂与促进剂、增塑二是助剂,主要包括固化剂与硫化剂、催化剂与促进剂、增塑剂、增韧剂、稀释剂、着色剂、偶联剂及有关填料等剂、增韧剂、稀释剂、着色剂、偶联剂及有关填料等。1、粘料:、粘料:粘料即粘合物质,它是胶粘剂的基本成分,胶粘剂粘料即粘合物质,它是胶粘剂的基本成分,胶粘剂的粘结性能主要的粘结性能主要有粘料决定有粘料决定,粘料通常有以下物质组成。,粘料通常有以下物质组成。(1)天然高分子化合物:)天然高分子化合物:淀粉、蛋白质、动物皮胶、骨胶及淀粉、蛋白质、动物皮胶、骨胶及天然橡胶等。天然橡胶等。(2)合成高分子化合物:)合成高分子化合物:有有热固性树脂热固性树脂如酚醛树脂、脲醛树如酚醛树脂、脲
11、醛树脂、环氧树脂、有机硅树脂等;脂、环氧树脂、有机硅树脂等;热塑性树脂热塑性树脂如聚乙酸乙烯酯、如聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇缩醛类树脂、聚苯乙烯等;弹性材料如氯丁橡胶、丁聚乙烯醇缩醛类树脂、聚苯乙烯等;弹性材料如氯丁橡胶、丁腈橡胶、聚硫橡胶等。腈橡胶、聚硫橡胶等。(3)无机化合物:)无机化合物:某些磷酸盐、硅酸盐等。某些磷酸盐、硅酸盐等。2、硬化剂和催化剂:、硬化剂和催化剂:加入硬化剂的目的是为了使粘料硬化为加入硬化剂的目的是为了使粘料硬化为坚硬的胶层。催化剂可以加速高分子化合物的硬化过程。坚硬的胶层。催化剂可以加速高分子化合物的硬化过程。3、填料:、填料:在胶粘剂中加入一定量的填充物,可增加胶粘
12、剂的稠在胶粘剂中加入一定量的填充物,可增加胶粘剂的稠度,降低膨胀系数,减少收缩性,提高胶层的冲击韧性和其他度,降低膨胀系数,减少收缩性,提高胶层的冲击韧性和其他机械强度。同时,可增加胶接接头的耐热性,降低胶粘剂成本机械强度。同时,可增加胶接接头的耐热性,降低胶粘剂成本4、溶剂:、溶剂:在溶剂型的胶粘剂的组合中,需用有机溶剂来溶解在溶剂型的胶粘剂的组合中,需用有机溶剂来溶解粘料,调节其粘度,提高渗透力,延长使用寿命,以便于施工。粘料,调节其粘度,提高渗透力,延长使用寿命,以便于施工。溶剂的挥发速度,对胶接质量有较大的影响。溶剂的挥发速度,对胶接质量有较大的影响。5、其它助剂:、其它助剂:为了满足
13、某些特殊要求,在胶粘剂中常需加入为了满足某些特殊要求,在胶粘剂中常需加入其他一些附加剂,如增塑剂、防霉剂、防腐剂、防老化剂等其他一些附加剂,如增塑剂、防霉剂、防腐剂、防老化剂等用于改善胶粘剂的性能。用于改善胶粘剂的性能。胶粘剂大致的分类:胶粘剂大致的分类:按按胶胶粘粘剂剂基基料料的的化化学学组组成成分分类类可可分分为为无无机机、有有机机两两大大类类,其其无无机物与有机物之间的复合可作为第三类。机物与有机物之间的复合可作为第三类。按用途分类按用途分类 可分为三类可分为三类:1)结构胶)结构胶 这类胶有较好的粘结强度、耐热、耐候、耐疲劳性这类胶有较好的粘结强度、耐热、耐候、耐疲劳性能、能承受较大的
14、负荷。能、能承受较大的负荷。2)非结构胶)非结构胶 这类胶的胶接强度不高,不能承受较大的负荷和这类胶的胶接强度不高,不能承受较大的负荷和较高的温度。较高的温度。3 3)特种胶)特种胶 能满足某些特殊性能要求的胶粘剂。如耐高温胶、能满足某些特殊性能要求的胶粘剂。如耐高温胶、压敏胶、应变胶、导电胶、医用胶、水下胶、导磁胶等。压敏胶、应变胶、导电胶、医用胶、水下胶、导磁胶等。无机胶粘剂:硅酸盐、磷酸盐类、硼酸盐类、硫酸盐类等无机胶粘剂:硅酸盐、磷酸盐类、硼酸盐类、硫酸盐类等 天然橡胶:动物胶、植物胶天然橡胶:动物胶、植物胶胶胶 热固性:热固性:EP、PP、UP、PUR、UF等等粘粘 有机胶粘剂有机胶
15、粘剂 合成树脂合成树脂剂剂 热塑性:热塑性:PVAC、PVAL、PVB、PS等等 合成橡胶:合成橡胶:CR、SBR、NR等等 复合胶粘剂:复合胶粘剂:4115建筑胶、水泥建筑胶、水泥107、水泥石膏、水泥石膏107等等另外,按胶接工艺特点分类另外,按胶接工艺特点分类 :可分为热熔胶、常温固化胶、高:可分为热熔胶、常温固化胶、高温固化胶、厌氧胶等;温固化胶、厌氧胶等;按胶的状态分类:可分溶剂型胶、溶液型胶、乳液型胶、粉状按胶的状态分类:可分溶剂型胶、溶液型胶、乳液型胶、粉状胶、股状胶、糊状胶、胶带等。胶、股状胶、糊状胶、胶带等。三、建筑胶粘剂的主要生产设备:三、建筑胶粘剂的主要生产设备:建筑胶粘
16、剂属于精细化工产品一般生产规模不大,其生产的建筑胶粘剂属于精细化工产品一般生产规模不大,其生产的关键设备是粘料合成的有关设备。由于多数粘料是以釜式间关键设备是粘料合成的有关设备。由于多数粘料是以釜式间歇法生产为主,因此,需要聚合釜、溶解釜以及搅拌、抽真歇法生产为主,因此,需要聚合釜、溶解釜以及搅拌、抽真空、加热、混溶等有关设备和仪器。空、加热、混溶等有关设备和仪器。四、常用的胶粘剂四、常用的胶粘剂(一)聚乙烯醇(一)聚乙烯醇(PVAL)胶粘剂:原料胶粘剂:原料a a 聚乙烯醇结构式表示如下聚乙烯醇结构式表示如下:市售的市售的PVALPVAL有两种规格:型号有两种规格:型号1788:1788:聚
17、合度为聚合度为17001700左右,水解度左右,水解度为为8888,含乙酰基,含乙酰基1212;型号;型号17991799:聚合度:聚合度17001700左右,水解度左右,水解度为为9999,含乙酰基,含乙酰基1 1。常见。常见PVALPVAL的品种和特点见表的品种和特点见表。型号型号聚合度聚合度水解度水解度性能特点性能特点用途用途1799151001700150099.099.0强度高强度高高耐水性高耐水性作耐水性较高的胶粘剂作耐水性较高的胶粘剂0510050099耐水性高,稳定耐水性高,稳定作耐水胶粘剂作耐水胶粘剂05880988108812881588178820885009001000
18、1200150017002000882882883882874882882易溶于水易溶于水作再分散型乳液胶粘剂作再分散型乳液胶粘剂05755007375低粘度低粘度作高固体含量的胶粘剂作高固体含量的胶粘剂3088248830002400882882高粘度,触变性好高粘度,触变性好作高粘度胶粘剂作高粘度胶粘剂b 增塑剂增塑剂 增加膜的韧性,常用甘油、聚乙二醇、聚酰胺等。增加膜的韧性,常用甘油、聚乙二醇、聚酰胺等。c c 填料填料提高粘结速度,降低成本,常用淀粉、松香、粘土等提高粘结速度,降低成本,常用淀粉、松香、粘土等 d d 熟化剂熟化剂 可使可使PVAL分子间有一定程度上的物理、化学交联分子
19、间有一定程度上的物理、化学交联作用,提高其耐水性;常用无机酸、多元有机酸、作用,提高其耐水性;常用无机酸、多元有机酸、Na2SO4、ZnSO4、(、(NH4)2SO4等;也可加热到等;也可加热到160200使其熟化。使其熟化。e e 防冻剂防冻剂 常用的有乙二醇,一般加入量为常用的有乙二醇,一般加入量为0.l0.2。f f 防腐剂防腐剂 常用甲醛,一般加入常用甲醛,一般加入0.1一一0.2。制备制备 在带有搅拌和夹套加热设备的反应釜中,按在带有搅拌和夹套加热设备的反应釜中,按10浓度投入浓度投入固体固体PVAL,搅拌、溶解,其温度在搅拌、溶解,其温度在9095,溶解完全后冷却,溶解完全后冷却,
20、即得粘料,加入有关助剂后即为商品胶。即得粘料,加入有关助剂后即为商品胶。(二)聚乙烯醇缩醛胶粘剂(二)聚乙烯醇缩醛胶粘剂 1.107胶(胶(PVFM):):是是PVALPVAL(17991799或或17881788)和)和 HCHOHCHO(工业品工业品3737)在酸催化下反应,)在酸催化下反应,PVAL的羟基对羧基进行亲核加成,的羟基对羧基进行亲核加成,然后缩水,反应形成。然后缩水,反应形成。生产工艺生产工艺 按配方将一次水(按配方将一次水(800800份)放入反应釜中,投入份)放入反应釜中,投入PVALPVAL;在在3030minmin内将温度升至内将温度升至858592 92 ,保温、搅
21、拌,使其完全溶解;加入保温、搅拌,使其完全溶解;加入HCHOHCHO,用盐酸调用盐酸调PHPH值在值在2 22.52.5,先在,先在78788080下反应下反应1h1h,为使为使分子间有更多的交联,可再升温至分子间有更多的交联,可再升温至902902(注意要严格控制),(注意要严格控制),在不断搅拌下降温至在不断搅拌下降温至60 60 左右,立即加入二次水(左右,立即加入二次水(100100份)稀份)稀释,然后用氢氧化钠中和至释,然后用氢氧化钠中和至PHPH7 77.57.5,冷却至冷却至4040,放料。,放料。产品的外观为透明、半透明胶液。产品的外观为透明、半透明胶液。2聚乙烯醇缩丁醛(聚乙
22、烯醇缩丁醛(PVB):):由由 PVAL和丁醛和丁醛CH3CH2CH2CHO 在酸性条件下反应而成的;在酸性条件下反应而成的;生产工艺:生产工艺:在在9595下将下将PVALPVAL溶解,降温至溶解,降温至5050后加入丁醛,搅后加入丁醛,搅拌、冷却至拌、冷却至1818土土55,加入盐酸,加入盐酸(在在1515minmin内加完内加完),保温,保温1.51.5h h,然后以然后以1010h h的速度缓慢升温至的速度缓慢升温至5050,保温,保温lhlh,冷却,水冲洗冷却,水冲洗至中性,用蒸馏水洗至无氯根,加至中性,用蒸馏水洗至无氯根,加0.60.6的的NaHCONaHCO3 3在室温搅拌下在室
23、温搅拌下进行稳定处理进行稳定处理2 2h h,最后在最后在5050下烘干,可制得含丁醛基下烘干,可制得含丁醛基44444848的的PVBPVB。这种树脂在乙醇中溶解性好,并且透明,耐水、耐候、这种树脂在乙醇中溶解性好,并且透明,耐水、耐候、耐油。可与环氧树脂混合使用,附着能力强,涂膜强度高耐油。可与环氧树脂混合使用,附着能力强,涂膜强度高 3.聚乙烯酸缩甲醛的改性聚乙烯酸缩甲醛的改性 107胶是胶是70年代用于建筑作业的,该胶原本不是用于建筑的,它年代用于建筑作业的,该胶原本不是用于建筑的,它的一些质量标准和要求也不适合建筑要求,但由于它具有较高的一些质量标准和要求也不适合建筑要求,但由于它具
24、有较高的性能价格比,所以过去在建筑中大量的被采用。现在由于从的性能价格比,所以过去在建筑中大量的被采用。现在由于从环保角度上考虑,产品中环保角度上考虑,产品中游离甲醛游离甲醛给环境和人类健康造成不良给环境和人类健康造成不良影响,因此淘汰影响,因此淘汰107胶在建筑中的应用也是必要的,但也可通过胶在建筑中的应用也是必要的,但也可通过改性减少游离甲醛和不用甲醛原料。改性减少游离甲醛和不用甲醛原料。(l)尿素改性尿素改性801建筑胶建筑胶 采用尿素与甲醛进行氨基化反应,可有效地降低其含量,改善了采用尿素与甲醛进行氨基化反应,可有效地降低其含量,改善了使用条件。而且性能与使用条件。而且性能与PVFM一
25、样,此称改性一样,此称改性107胶或胶或801建筑胶。建筑胶。801801胶的生产工艺与胶的生产工艺与PVFMPVFM相同,只是在用碱调相同,只是在用碱调PHPH7 78 8之后,再加之后,再加适量的尿素进行氨基化处理,即得适量的尿素进行氨基化处理,即得801801胶。尿素加入量一般为甲醛胶。尿素加入量一般为甲醛用量的用量的2020左右。左右。801胶的质量指标中,游离甲醛含量胶的质量指标中,游离甲醛含量1,其,其它指标与它指标与107胶相同。胶相同。(2)其它改性)其它改性:糠脲改性:糠脲改性:在酸性条件,甲醛、糠脲、在酸性条件,甲醛、糠脲、PVAL三三者共缩聚,从而可制得含有呋喃环的胶粘剂
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