合成树脂胶的用途是什么?
简史
合成树脂粘合剂是20世纪初的产物。1907年,L.H .贝克兰发明了酚醛树脂,用于模塑制品,从此合成树脂进入了胶粘剂领域。第一次世界大战后,随着航空工业和化学工业的发展,20世纪30年代发展了醇酸树脂、脲醛树脂和聚醋酸乙烯酯胶粘剂。胶粘剂的发展深受时代需求和科技发展的影响。为了解决胶粘剂的耐水性和耐久性,上世纪四五十年代,三聚氰胺甲醛树脂胶粘剂、间苯二酚树脂胶粘剂、环氧树脂胶粘剂相继问世。60年代中期,杂环聚合物耐高温胶粘剂出现;20世纪70年代,出现了一种性能优异的改性丙烯酸酯胶粘剂。由于高分子材料和粘接技术的创新和突破,促进了合成树脂胶粘剂的快速发展。到80年代末,已有上千个品种,产量占胶粘剂总产量的80%以上。
我国合成树脂胶粘剂起步较晚。酚醛树脂和脲醛树脂胶粘剂是50年代中期发展起来的,主要用于木材加工行业,60年代初开始批量生产。同时,浸渍用三聚氰胺甲醛树脂胶和聚醋酸乙烯乳液也相继问世。随着木材加工技术的革新和复合胶合技术的发展,上世纪七八十年代出现了热熔胶、异氰酸酯胶和丙烯酸胶,品种达300多个。
分类
合成树脂粘合剂有很多种。按用途可分为结构胶和非结构胶。①结构胶:用于受胶部位,一般要求接缝处承受的应力与被粘物体本身相当。比如环氧和改性环氧树脂胶粘剂、酚醛和改性酚醛树脂胶粘剂、间苯二酚甲醛树脂胶粘剂、杂环聚合物胶粘剂都属于这一类。②非结构胶:用于非主要受力部位。非结构粘合剂比结构粘合剂具有更低的机械要求。比如脲醛树脂胶、聚醋酸乙烯酯胶等。
合成树脂胶按化学结构和性能可分为热固性合成树脂胶和热塑性合成树脂胶。①热固性合成树脂胶:在热和催化剂或热和压力的作用下,因化学反应而变得不溶的树脂胶,如酚醛树脂胶、间苯二酚树脂胶、脲醛树脂胶、三聚氰胺甲醛树脂胶、环氧树脂胶、不饱和聚酯树脂胶、聚氨酯树脂胶、硅树脂胶等。②热塑性合成树脂胶:可反复加热软化(或熔化),冷却后固化的树脂胶。一般线性聚合物化合物。在软化状态下,它可以在压力下成型,冷却到软化点以下后可以保持模具形状。例如聚氯乙烯树脂、聚醋酸乙烯酯及其聚树脂、聚乙烯及其聚树脂、聚乙烯醇缩醛、聚丙烯酸酯、全氯乙烯树脂等。
常用的合成树脂粘合剂
木材工业中常用的合成树脂粘合剂如下:
酚醛树脂粘合剂
酚类(苯酚、甲酚)和醛类(主要是甲醛)是在催化剂作用下的缩聚产物。不同的种类、不同的摩尔比和不同的催化剂,苯酚和醛的反应产物是不同的。有热塑性树脂和热固性树脂。在酸性催化剂条件下(pH < 4),当苯酚过量时,生成线性热塑性酚醛树脂。在碱性催化剂的条件下,当醛过量或当量时,形成热固性酚醛树脂。热固性酚醛树脂主要用于木材工业。制备方法是苯酚与甲醛的摩尔比为1: 1.2 ~ 2.5,不同催化剂树脂性能不同。用氢氧化钠作催化剂时,生成水溶性树脂,主要用作人造板的粘合剂;以氨水为催化剂,制备醇溶性树脂,主要用于浸渍木单板和纸张制作集成材。酚醛树脂胶粘剂具有良好的耐沸水性、耐老化性和较高的粘接强度。其产品属于高耐水性户外产品,主要用于制造胶合板、航空胶合板、船板、车厢板、木质层压塑料、装饰板等。(参见酚醛树脂粘合剂)
间苯二酚甲醛树脂粘合剂
产品由间苯二酚和甲醛在催化剂作用下缩聚而成。其制备方法是间苯二酚与甲醛的摩尔比为1: 0.5 ~ 0.7,在弱酸或碱性催化剂的作用下,经过短时间的回流,用乙醇稀释即可制得红棕色液体树脂。使用前,应在树脂中加入甲醛或多聚甲醛和木粉添加剂。室温固化大约需要15 ~ 50分钟。间苯二酚树脂胶粘剂的耐沸水性和耐老化性在木材胶粘剂中名列前茅。因此常用于胶合各种木质构件,如大型屋架、桥梁、枕木等。这种粘合剂的主要缺点是成本高。为了降低成本,一般用苯酚甲醛缩合制间苯二酚-苯酚甲醛树脂胶粘剂。丁腈橡胶和聚乙烯醇缩醛通常用于改善粘合层的脆性。(参见间苯二酚树脂粘合剂)
氨基树脂粘合剂
尿素和三聚氰胺与甲醛反应制得的树脂胶属于氨基树脂胶。一般水溶性或醇溶性;大部分是液体树脂,也可以根据特殊需要制成粉末树脂。脲醛树脂又称脲醛树脂。其制备方法是将尿素和甲醛缩聚成低分子量的初产品,然后根据需要真空脱水,制备不同浓度的液体树脂。使用时,加入固化剂和其他添加剂,制成脲醛胶。脲醛胶因其原料成本低、固化速度快、胶层颜色浅、防腐防霉,被广泛用于制造胶合板、刨花板、细木工板和中密度纤维板。其产品属于室内二类产品。用量约为木材胶粘剂的70 ~ 80%。(参见脲醛树脂粘合剂)
三聚氰胺树脂粘合剂
又称三聚氰胺甲醛树脂胶。反应原理类似于脲醛树脂。该胶粘剂的耐热水性和耐老化性能优于脲醛树脂,但成本高。为了降低成本,常加入适量的尿素制成三聚氰胺脲醛树脂胶粘剂。三聚氰胺树脂具有优异的耐磨性、耐热性和耐腐蚀性,主要用于制造装饰板。(参见三聚氰胺树脂粘合剂)
聚醋酸乙烯粘合剂
醋酸乙烯酯单体在引发剂作用下聚合而成的产物,是一种热塑性胶粘剂。聚合方式不同,分为溶液聚合胶和乳液聚合胶。其中产量最大的是乳液聚合胶。木制品胶合常用的“白胶”是聚醋酸乙烯乳液。粘合剂是自干粘合剂。固化后胶层无色透明,无污染,无味无毒,对人体无刺激作用,使用方便,无需添加固化剂即可在室温下固化,具有较高的初粘力和韧性。但胶层耐水性差,蠕变大,所以常掺入热固性树脂(脲醛树脂、三聚氰胺树脂、酚醛树脂),或加入交联剂,以提高其耐水性和耐热性。聚醋酸乙烯乳液对纤维素材料和多孔材料具有优异的粘接强度,广泛用于木制品、纸张和织物的粘接,也是家庭中常用的胶粘剂。(参见聚醋酸乙烯粘合剂)
前景
随着人造板应用领域的扩大,必然会从室内家具和装饰向室外建筑和结构材料发展。因此,对胶粘剂的耐候性、耐久性和耐腐蚀性提出了新的要求,如提高脲醛树脂胶粘剂的耐候性和耐久性,进一步降低脲醛树脂胶粘剂的甲醛释放量。由于人造板表面加工技术的日益发展,压敏胶、热熔胶等新型胶粘剂将得到进一步发展。同时,溶剂型胶黏剂因其易污染空气和易燃易爆的危险而限制了其发展,从而促进了乳液型胶黏剂的发展和应用。