《组万能胶的生产》PPT课件.ppt
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1、万能胶生产,第五组陈晓禄冯 青周伟伟许广栋,一、万能胶的配方选择二、万能胶的生产工艺影响因素分析三、万能胶的生产设备的选择四、万能胶的生产中安全、环保、节能措施五、万能胶生产工艺流程组织六、万能胶生产操作要点,一、万能胶的配方选择,一、胶黏剂概述,(一)定义:能将同种或两种或两种以上同质或异质的制件(或材料)连接在一起,固化后具有足够强度的有机或无机的、天然或合成的一类物质,统称为胶粘剂或粘接剂、粘合剂、习惯上简称为胶。,二、胶黏剂的分类,1.按应用方法可分为热固型、热熔型、室温固化型、压敏型等.2.按应用对象分为结构型、非构型或特种胶.3.接形态可分为水溶型、水乳型、溶剂型以及各种固态型等.
2、4.合成化学工作者常喜欢将胶粘剂按粘料的化学成分来分类.,三)胶黏剂特点,耐温性 耐温性是无机胶粘剂的优良特性之一。无机高温胶粘剂通常使用范围在15001750,而磷酸氧化铜胶粘剂的耐温范围更广,可在 1801400范围内使用。低污染性 主要体现在可生物降解胶粘剂的研制粘接无破坏性 粘接技术是一种非破坏性连接技术,并因粘接界面整体承受负荷而提高负载能力,延长了使用寿命。轻质性 胶粘剂的密度较小,大多在0.92之间,约是金属或无机材料密度的20%25%,因而可以大大减轻被粘物体连接材的重量。这在航天、航空、导弹上,甚至汽车、航海上,都有减轻自重,节省能源的重要价值。,(四)胶黏剂应用,防腐蚀,胶
3、黏剂,生物医用,军事领域,防恐反恐,1)发展无溶剂性胶粘剂。现行的许多胶粘剂都含有大量挥发性很强的溶剂,这些溶剂不仅危害人的身心健康,而且会破坏大气层中的臭氧层。近年来,引起了公众和政府的高度重视,这样自然给胶粘剂工业带来了一种新的发展趋势,即向无溶剂的胶粘剂发展。2)发展纳米胶粘剂。纳米胶粘剂是材料领域的重要组成部分,发展纳米胶粘剂,有可能在席卷全球的“纳米经济”急战中,抢夺一个技术制高点。纳米胶粘剂将成为一颗耀眼的新的科技明星。3)发展多功能胶粘剂。当一种胶粘剂同时具有多种功能的时候,它的应用价值往往陡增,所以多功能胶粘剂是胶粘剂工业的发展趋势之一。4)发展军事、国防用胶粘剂。发展军事、国
4、防用胶粘剂是未来战争和防恐、反恐的需要,因此它必定有着长足发展。,(五)胶黏剂发展趋势,二、环氧树脂胶黏剂,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。,环氧树脂,1.环氧树脂 凡分子结构中含有环氧基团的高分子化合物统称为环氧树脂2.特性 固化后的环氧树脂具有良好的物理化学性能,它对金属和非金属材料的表面具有优异的粘接强度,介电性能良好,变定收缩率小,制
5、品尺寸稳定性好,硬度高,柔韧性较好,对碱及大部分溶剂稳定,因而广泛应用于国防、国民经济各部门,作浇注、浸渍、层压料、粘接剂、涂料等用途。,固化剂,环氧树脂只有与固化剂配合使用才能发挥其作用。固化剂的种类、性能及用量对其固化速度、操作工艺及固化产物的各项性能影响很大,是环氧树脂胶黏剂中不可缺少的组成部分。按固化机理固化剂可分为加成固化剂型和催化固化型两类。加成型固化剂为含有活性氢的化合物。催化性固化剂一般不含活性氢。,固化剂,环氧树脂的固化反应是通过加入固化剂,利用固化剂中的某些基团与环氧树脂中的环氧基或羟基发生反应来实现的。固化剂种类繁多,按化学组成和结构的不同,常用的固化剂可分为胺类固化剂、
6、酸酐类固化剂、合成树脂类固化剂、聚硫橡胶类固化剂。,胺类固化剂,胺类固化剂的用量与固化剂的相对分子质量、分子中活泼氢原子数以及环氧树脂的环氧值有关。,胺类固化剂包括多元胺类固化剂、叔胺和咪唑类固化剂、硼胺及其硼胺配合物固化剂。(1)多元胺类固化剂 单一的多元胺类固化剂有脂肪族多元胺类固化剂、聚酰胺多元胺固化剂、脂环族多元胺类固化剂、芳香族多元胺类固化剂及其他胺类固化剂。脂肪族多元胺类固化剂 能在常温下使环氧树脂固化,固化速度快,黏度低,可用来配制常温下固化的无溶剂或高固体涂料,常用的脂肪族多元胺类固化剂有乙二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、四亚乙基五胺、己二胺、间苯二甲胺等。,聚酰胺多元胺固化
7、剂 是一种改性的多元胺,是用植物油脂肪酸与多元胺缩合而成,含有酰胺基和氨基:,产物中有3个活泼氢原子,可与环氧基反应。对环境湿度不敏感,对基材有良好的润湿性。,脂环族多元胺类固化剂 色泽浅,保色性好,黏度低,但反应迟缓,往往需与其他固化剂配合使用,或加促进剂,或制成加成物,或需加热固化。如:,双(4-氨基-3-甲基环己基)甲烷 异佛尔酮二胺,芳香族多元胺类固化剂 芳香族多元胺中氨基与芳环直接相连,与脂肪族多元胺相比,碱性弱,反应受芳香环空间位阻影响,固化速度大幅度下降,往往需要加热才能进一步固化。但固化物比脂肪胺体系的固化物在耐热性、耐化学药品性方面优良。芳香族多元胺必须经过改性,制成加成物等
8、,或加入催化剂,如苯酚、水杨酸、苯甲醇等,才能配成良好的固化剂,能在低温下固化,漆混合后的发热量不高,耐腐蚀性优良,耐酸及耐热水,广泛应用工厂的地坪涂料,耐溅滴、耐磨。,(2)叔胺和咪唑类固化剂,叔胺类固化剂 叔胺属于路易斯碱,其分子中没有活泼氢原子,但氮原子上仍有一对孤对电子,可对环氧基进行亲核进攻,催化环氧树脂自身开环固化。固化反应机理如下:,是阴离子型的催化反应。叔胺类固化剂具有固化剂用量、固化速度、固化产物性能变化较大,且固化时放热量较大的缺点,因此不适应于大型浇铸。,咪唑类固化剂 咪唑类固化剂是一种新型固化剂,可在较低的温度下使环氧树脂固化,并得到耐热性优良、力学性能优异的固化产物。
9、咪唑类固化剂主要是一些1位、2位或4位取代的咪唑衍生物。,(3)硼胺配合物及带胺基的硼酸酯类固化剂 三氟化硼-胺配合物固化剂 三氟化硼分子中的硼原子缺电子,易与富电子物质结合,因此三氟化硼属路易斯酸,能与环氧树脂中的环氧结合,催化环氧树脂进行阳离子聚合。三氟化硼活性很大,在室温下与缩水甘油酯型环氧树脂混合后很快固化,并放出大量的热,且三氟化硼在空气中易潮解并有刺激性,因此一般不单独用做环氧树脂的固化剂。通常是将三氟化硼与路易斯碱结合成配合物,以降低其反应活性。所用的路易斯碱主要是单乙胺,此外还有正丁胺、苄胺、二甲基苯胺等。三氟化硼-胺配合物与环氧树脂混合后在室温下是稳定的,但在高温下配合物分解
10、产生三氟化硼和胺,很快与环氧树脂进行固化反应。,2.酸酐类固化剂,酸酐类固化剂的优点是对皮肤刺激性小,常温下与环氧树脂混合后使用期长,固化物的性能优良,特别是介电性能比胺类固化剂优异,因此酸酐固化剂主要用于电气绝缘领域。其缺点是固化温度高,往往加热到80以上才能进行固化反应,所以比其他固化剂成型周期长,并且改性类型也有限,常常被制成共熔混合物使用。在无促进剂存在下,酸酐类固化剂与环氧树脂中的羟基作用,产生含有一个羧基的单酯,后者再引发环氧树脂固化。固化反应速度与环氧树脂中的羟基有关,羟基浓度很低的环氧树脂固化反应速度很慢,羟基浓度高的则固化反应速度快。酸酐类固化剂用量一般为环氧基的摩尔数的0.
11、85倍。,环氧树脂胶黏剂的生产配方,环氧树脂种类很多,用作胶粘剂的品种主要是双酚A缩水甘油醚,并且使用的是低分子量环氧树脂主要讨论低分子量双酚A环氧树脂胶黏剂的生产工艺,3.合成树脂类固化剂,许多涂料用合成树脂分子中含有酚羟基或醇羟基或其他活性氢,在高温(150200)下可使环氧树脂固化,从而交联成性能优良的漆膜。这些合成树脂类固化剂主要有酚醛树脂固化剂、聚酯树脂固化剂、氨基树脂固化剂和液体聚氨酯固化剂等。改变树脂的品种和配比,可得到具有不同性能的涂料。,4.聚硫橡胶类固化剂,聚硫橡胶类固化剂主要有液态聚硫橡胶和多硫化合物两种。(1)液态聚硫橡胶 液态聚硫橡胶是一种黏稠液体,其相对分子质量一般
12、为8003000。液体聚硫橡胶本身硫化后具有很好的弹性和黏附性,且耐各种油类和化学介质,是一种通用的密封材料。液体聚硫橡胶分子末端含有巯基(SH),巯基可与环氧基反应,从而使环氧树脂固化。无促进剂时,反应极缓慢。加入路易斯碱作促进剂时,反应在020的低温下就可进行。在常温下只有210min的适用期,但完全固化需要1周左右的时间。温度长高固化速度加快,反应也更完全。,(2)多硫化合物多硫化合物一般结构如下:,这种多硫化合物是一种低相对分子质量的齐聚物,其分子末端有巯基,与液体聚硫橡胶不同,即使用路易斯碱作促进剂也不能使环氧树脂在低温下固化。但多硫化合物与普通叔胺或多元胺固化剂并用时,则可在室温下
13、使环氧树脂固化。,环氧树脂胶黏剂,环氧树脂胶黏剂有万能胶之称,是最重要的一类合成胶粘剂。在环氧树脂结构中含有脂肪族羟基、醛基和极活泼的环氧基。羟基和醚基都有高度的极性,使环氧树脂分子能与临界面产生静电引力,而环氧基也可能与介质表面的自由基起反应形成化学键,所以环氧树脂的粘合力特别强。,环氧树脂胶黏剂分类,按胶粘剂的形态 如无溶剂型胶粘剂、(有机)溶剂型胶粘剂、水性胶粘剂(又可分为水乳型和水溶型两种)、膏状胶粘剂、薄膜状胶粘剂(环氧胶膜)等按胶接强度 结构胶 次受力结构胶 非结构胶,即通用型胶粘剂固化剂的类型 胺固化环氧胶、酸酐固化胶等。还可分为双组分胶和单组分胶,纯环氧胶和改性环氧胶(如环氧-
14、尼龙胶、环氧-聚硫橡胶胶、环氧-丁腈胶、环氧-聚氨酯胶、环氧-酚醛胶、有机硅环氧胶、丙烯酸环氧胶等)。,环氧树脂胶粘剂的主要用途,环氧树脂胶黏剂的有害成分,环氧树脂胶粘剂中的有害物质是芳香胺、乙二胺、二甲基丙胺、顺酐、十二烯基丁二酸酐等固化剂;磷酸三甲酚酯、DBP、DOP等增塑剂;501、690、丁二烯双环氧、环氧化苯乙烯、乙烯基环己烯双环氧(YJ一132)、煤焦油等稀释剂;石英粉、石棉粉、三氧化二铬、铬酸锌、氧化铍等填料。芳香胺类物质如间苯二胺、二氨基二苯甲烷等能诱发泌尿系统的癌症如膀胱癌等。乙二胺刺激眼睛、皮肤和粘膜,并被皮肤吸收,引起中毒,顺酐有强烈的刺激性。磷酸三甲酚酯为剧毒物质,能引
15、起中枢神经系统弛缓或痉挛性瘫痪,稀释剂对皮肤有过敏现象。690稀释剂对皮肤有强烈过敏中毒作用。丁二烯双环氧毒性最大,乙烯基环己烯双环氧对皮肤有刺激性,还能使白鼠产生肉瘤。煤焦油对环境和人体都有较大危害。,环氧树脂胶黏剂的现状及发展趋势,现状 国内每年环氧胶产量为2000 余吨,环氧灌封料约800 余吨,主要生产单位有天津合成材料工业研究所、机械工业部上海研究所、江苏南通化工厂、济南树脂厂等40个单位,其品种牌号200余种。国内与环氧胶配套的环氧树脂品种单一,产品没有竞争能力。发展趋势 1、实现室温固化 2、低毒、无毒、无污染 3、粘接作用更强 4、稳定性高 5、高强度、高韧性、高耐热、高耐久、
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