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胶黏剂的现状与发展趋势

时间:2018-06-14  来源:未知  作者:admin

二十世纪90年代,国外建材行业中胶黏剂产品发展迅速,年平均增长率已经达到3%,且实现了新的技术突破。通过引进、吸收和创新等手段,我国胶黏剂产品的研究、生产和推广应用呈现出欣欣向荣之景象,新品种不断出现,本世纪我国胶黏剂产品年平均增长率更是达到20%左右。当前,胶黏剂已成为我国建材行业中的主要材料之一。随着建筑业对材料耐候、抗老化、耐腐蚀和环保等性能要求的不断提高,胶黏剂的配制技术和生产工艺不断进步,新产品种类越来越多[1]。
本文主要介绍胶黏剂的定义、分类、研究进展和应用现状,并重点介绍胶黏剂在建筑加固工程的应用,希望其内容对胶黏剂的发展有所裨益。
2 胶黏剂的定义
胶黏剂又称为黏合剂[2],是通过界面黏附、内聚、咬合和摩擦等作用使两种或两种以上部件连接在一起共同受力(或发挥功能性作用)的材料,它可以是天然的,也可以是人工制备的,可以是无机的、有机的,也可以是无机-有机复合的。简而言之,胶黏剂就是通过黏合作用,能使被黏物体结合在一起的材料。
3 胶黏剂的分类
按照材料属性,胶黏剂可以分为天然胶黏剂和人工胶黏剂。天然胶黏剂是将自然界物质直接作为胶黏剂,或经简单加工得到的胶黏剂,如可以从动植物胶中提取一些成分,经加工得到胶黏剂。人工胶黏剂主要指采用化工原料加工而成的胶黏剂,常见的有合成树脂基、水玻璃基、水泥基、石膏基胶黏剂等[5]。
按照用途划分,建材行业中的胶黏剂主要有建筑胶黏剂和装饰胶黏剂两类。建筑胶黏剂常用于建筑物中的结构承重部位,其主要成分为聚氨酯、沥青或硅酮和水泥等[3]。装饰胶黏剂常用于室内装修、门窗和地下室等部位,市场上主要是氯丁橡胶胶黏剂和水泥基胶黏剂。
按照使用性能,可以把建材行业中的胶黏剂划分为六种类型,具体为:无溶剂液体胶黏剂、热熔性胶黏剂、乳液型胶黏剂、水溶性胶黏剂、溶剂型胶黏剂和水泥基干混料型胶黏剂[4]。其中,无溶剂液体胶黏剂最为常见,如环氧树脂胶黏剂等。常见的热熔性胶黏剂有聚丙烯酸酯胶黏剂和聚苯乙烯胶黏剂等。常见的乳液型胶黏剂有氯化橡胶胶黏剂和各种树脂型胶黏剂。常见的水溶性胶黏剂有乙烯醇胶黏剂等。常见的溶剂型胶黏剂有丁基橡胶胶黏剂等。水泥基干混料型胶黏剂使用时只要在现场按比例加水搅拌均匀即可,施工后随着水泥的水化逐渐凝结、硬化和产生强度。常见的水泥基干混料型胶黏剂有保温材料胶黏剂、瓷砖胶和加固材料胶黏剂等。
4 胶黏剂的研究进展
在建筑建材行业中,胶黏剂应用范围较广,市场潜力和发展前景良好。严义芳等[6]利用废旧聚苯乙烯泡沫塑料制备的乳液胶黏剂,以性能稳定、环保无污染、黏度高和成本低等优点而得到肯定。韩建祥等[7]以聚醚二元醇(PPG)、改性MDI(4,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯)、PAPI(多苯基多异氰酸酯)、1,4-BDO(1,4-丁二醇)和环保型PU潜固化剂等为主要原料,制得无溶剂型单组分聚氨酯(PU)胶黏剂,该胶黏度粘度适中、可操作性良好、固化速率较快,其强度和韧性俱佳。郝娟等[8]以环氧大豆油(ESO)为环氧树脂(EP)的增塑剂、环氧氯丙烷(ECH)和丙烯腈(AN)改性己二胺[9]为固化剂,制得SO改性EP胶黏剂[10]。ESO是一种高增韧性、高耐热性的环保型增塑剂[11],其会使EP 胶黏剂的透明性、柔韧性和耐高(低)温性能俱佳,而且更环保。
可见,尽可能利用天然材料,降低粘度,改善粘结强度和韧性,扩展使用温度范围,提高环保性等,是建筑胶黏剂的研发工作者的目标。
5 胶黏剂在建筑行业中的应用
胶黏剂在建筑领域用途广泛,发挥着重要作用。下面列举部分应用实例。
5.1 建筑保温材料胶黏剂
膨胀聚苯板胶黏剂是建筑外墙外保温装饰系统(EIFS)的重要组成部分。外墙保温装饰系统是集保温隔热、隔声、装饰性为一体的环保型轻质非承重型外维护建筑墙体系统。目前工程中常使用的EIFS有胶粉聚苯颗粒外墙外保温系统和膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统两种类型。罗地亚公司提供的膨胀聚苯板胶黏剂配方如表1。
表1 罗地亚公司聚苯板胶黏剂配方
 
注:搅拌时的加水量为干混料重量的24%左右。
5.2 瓷砖胶粘剂
传统的瓷砖(包括大理石、花岗岩等石材)粘贴,常以水泥(或水泥砂浆)加少许聚乙烯醇缩醛胶(107胶和801胶等)作为胶黏剂。由于传统胶黏剂性能的局限性,瓷砖空鼓、错位甚至脱落的现象时常发生,粘贴层的渗水问题严重,安全隐患不可忽视。而近来利用可再分散乳胶粉、纤维素醚等研制的磁砖粘贴用水泥基胶黏剂很好地解决了该问题。目前市场上商用的瓷砖胶黏剂已有好几种类型,如表2。
表2 商品瓷砖胶黏剂的种类和性能
 
5.3 混凝土界面处理剂
混凝土界面处理剂也属于胶黏剂,它是一种增强混凝土与后续施工层(如找平层、抹面层、瓷砖粘贴层)之间粘结强度的特殊材料。混凝土界面处理剂主要用于处理混凝土、加气混凝土、粉煤灰砌块(砖)和烧结砖等的表面,增强粘结力,有效解决这些表面因光滑或因吸水太快而引起后续施工层不易黏结,施工后容易空鼓和开裂等的问题。这种界面处理剂的应用,完全可以取代传统的混凝土表面凿毛工序,省时省力,效果良好。
5.4 胶黏剂在建筑加固工程的应用
5.4.1 粘接加固
顾名思义,粘接加固就是采用胶黏剂粘接,将补强加固用的钢板或型材,或者是其他补强材料( 如碳纤维、芳纶、氯纶) 牢固粘接在钢筋混凝土构件(如梁、柱、节点、托架板面、隧道及拱形顶等)上形成完整的一体。目前已经采用粘接加固的工程均获得满意结果。以梁为例,被加固的梁可以是建筑物上的普通承重梁,也可以是起重吊车用梁,还可以是公路桥梁的梁及板梁、铁路桥的钢筋混凝土梁等。通过精心设计和施工,加固补强后的效果非常理想。粘接加固常用的胶黏剂有碳纤维用胶黏剂、粘钢用胶黏剂和锚固用胶黏剂等,它们的性能各异,具体如表3。
表3建筑结构粘接加固用胶黏剂
 
5.4.2 植筋
利用胶黏剂可将螺栓、钢筋、塑料杆等锚固件根植于混凝土、岩石、砖和石材等基材中。这种根植工艺也称“植筋”。
5.4.3 灌注与修补
胶黏剂可用于一般构件中裂纹的封堵(修补),防止裂缝继续扩大,使构件达到原来的设计要求。在建筑、水力和军事工程中,都有利用胶黏剂灌注和修补结构裂缝的应用实例。
5.4.4 其他方面
除了以上三个方面外,胶黏剂在工程的应急抢险、防水堵漏、密封防潮以及防腐蚀等方面都有较好的应用前景。
胶黏剂综合了化学、力学、材料、结构和光电等方面的先进技术成果,应用于建筑结构钢补强、锚栓植筋、现场灌注施工上,显示出其突出的优点与应用重要性。胶黏剂的广泛应用,不仅为建筑和相关行业带来了技术革新,也为国内胶黏剂行业创造了巨大的经济效益,社会效益明显。
6 结语
胶黏剂作为建材行业的成员之一,正在受到研究、开发和生产应用者的普遍关注。随着结构修复和加固需求量的增加,以及装配式建筑(桥梁)结构的兴起,胶黏剂的性能提高和产量增加,是大势所趋。

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