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工业胶水的应用领域

电气/电子工业上应用

胶粘剂在电气/电子工业上的应用多种多样,从微电路定位直 到大电机线圈的粘接。胶粘剂一旦失灵,后果十分严重,计算机将 停止运行,城市会一片黑暗,导弹也无法升空。电气用胶粘剂除要 求机械紧固外,还有导电、绝缘、减振、密封和保护基材等要求。 其不同应用所要求的特性包括:使用寿命从数秒至几年不等,工作 温度为―270~500℃,用量从不足微克到超过1吨。

环氧胶在电气/电子工业中的应用极为广泛,因为它通用性强、 粘接性优、适应性宽、使用方便、电性能好、耐老化。有机硅胶黏 剂适用于要求柔韧性、温度范围宽、高频、高温和大气污染的场 合。在要求快速装配、强度较低和工作温度不高的条件下可用热熔 胶。选用丙烯酸酯胶粘剂主要是考虑它们有优异的电性能、稳定 性,良好的耐老化性和透明性,且能快速固化。聚氨酯胶粘剂从低 温至121℃始终保持柔软、坚韧、牢固。预涂聚乙烯醇缩丁醛可以 形成坚韧且易组装的接头。胶粘剂在微电子领域中的主要应用是:

①管心粘接;

②电路元件与基板粘接;

③封装;

④印制线路板。

由于必须要耐250℃的焊接温度,因而限制了胶粘剂用于钢箔与层压印制线路板的粘接。胶粘剂也用于大型设备,例如发电机、变压器和其他高温下运转的设备,以及必须在恶劣环境和高缩条 下运转20~40年的设备。很多设备的尺寸排除了烘箱固化旳可能性。而铜和其他金属的热传导又使局部加热无法实现。因此,必须使用室温固化的胶粘剂。

印制电路板无论是刚性的还是挠性的,都离不开胶粘剂。对 环氧-玻璃板来说,可用缩醛-酚醛、丁腈-酚醛或改性环氧, 用温度约1500℃。当在260℃高温下使用时,应采用玻璃、有机硅层压板或铜-聚四氟乙烯复合板。刚性印制线路板的叠层装配,可用涂有热塑性或热固性胶粘剂的塑料薄膜粘接在一起。有时复杂的 装配件要求薄的/挠性印制电路,此时使用RTV硅橡胶涂层不仅 可作绝缘涂敷层,而且还能减振,因为这种振动会在焊接接头上增 加不希望的疲劳负荷。另外,在受力的元件上涂敷环氧胶和有机链 胶,以减少冲击和振动的影响。

包装工业上应用:

目前包装材料向美观、轻便、耐用、内含物保质等方向发展, 生产向自动化、机械化和快速化方向发展。故胶粘剂务必满足上述 要求:如瓦楞纸板、纸袋、纸箱、纸管以及纸杯等各类纸器生产均 采用淀粉、改性淀粉胶粘剂,高质量纸板和纸容器则用聚醋酸乙稀 均聚或共聚胶粘剂以及热熔胶胶粘剂。因为后者耐水,经得住从冰 库取出空气中冷凝湿气的侵蚀以及长途运输甚至漂洋过海的环境多 变。饮料用的聚酯瓶底座、易拉罐均可用胶粘剂胶接。

随着人们生活水平的提高,速冻和快餐食品应运而生。其包装 材料多用塑料或铝膜通过胶粘剂复合成的多层结构,能经受冰箱至 微波炉的突变温度,使用简便。此类复合薄膜包装材料尚可用于医 药、电子元器件、化工原材料等的包装。

胶接技术尚可使卷烟的生产、瓶标贴和书箱装订等向生产高速 化方向发展,它们的生产率每分钟分别为8000支、1300瓶和 100 本。

精密机械加工件可用压敏胶带或可剥离压敏胶表面保护,免受 搬运时损坏或损伤。压敏胶带在包装业中的大量使用,大幅度减轻 工人的劳动强度,提高劳动生产率。

胶粘剂在包装工业上的应用有如下一些:①制造瓦楞纸箱、表 糊瓦楞纸板、箱子密封、制箱;②折叠箱;③层压;④管子缠绕 (旋和螺旋形缠绕⑤组装箱;⑥袋;⑦标签。

聚醋酸乙烯和聚乙烯醇是生产瓦楞纸箱用胶敎剂的重要组分。淀粉胶粘剂用于糊制瓦楞纸板和箱子密封;聚气酯胶粘剂用于 酯薄膜、铝箔和聚乙烯薄膜复合成层压材料。热溶胶用于纸盒、纸罐、纸袋、纸杯、层压金属箔等各种食品包装。

造船工业上应用:

胶粘剂广泛用于船舶中很多部位的粘接与密封,已成为一种不可缺少的重要材料,对于简化生产工艺、缩短造船周期、提高可靠性安全性、减轻劳动强度等所起的作用很大。在船舶装配时不论 是玻璃钢、木材或金属结构件都要用到胶粘剂。除了用常规的胶粘剂进行零件的结构粘接之外,由于船舶航行于江、湖、海的特殊环境,还大量使用胶粘剂/密封剂进行密封,液体聚硫密封剂用于填 充结构连接缝,从而解决了靠木材泡胀使接头密闭的问题。密封剂 在船舶上大量用于甲板缝、舱孔、舷窗以及各种油、水管路和电缆贯通的密封。

粘接涂层模具上应用:

用胶粘剂将磨料细粒粘接在柔软或坚硬的背材上,众所周知的例子就是砂纸。在黏合磨料产品时,黏料的主要作用是用作结构胶粘剂。这种功能是使磨料颗粒按所要求的某种空间关系相互粘接在 —起,以提供机械强度并保持复合材料的整体性。常用的砂轮主要是用酚醛树脂胶粘剂粘接成的。

在土木工程上有应用:

采用预固混凝土技术加固结构,在桥梁建进,大型露天体育场、水下坑道、灯塔基座和类似建筑中得到了日益广泛的应用。 1963年,巴黎附近的一座桥梁第—次用环氧胶代替砂浆将裂开的部分连接在一起。

在航天工业上应用:

在载人和无人的飞船上胶粘剂都有广泛的应用。用胶粘剂来制造部件、组件或将零部件固定在飞船上。下面列举一些代表性的应 用:

①制冷板(保持电子元件的工作温度)

②容器;

③检测器;

④盖板;

⑤装量和备件;

⑥防热层(用于重返大气层);

⑦冲击/振动阻尼器;

⑧发射装置零件(火箭发动机、引擎、喷管、喷管加长、屏蔽板和绝缘材料沁);

⑨固定板支撑设备用;

⑩多层电路板;

(11)电子元件和组合件;

(12)工作台(正旋和反旋;

(13)主要构件(加撑杆、阅柱形构件、圆锥形构件、框架等;

(14)散热器(控制温度 用);

(15)反光镜(控制温度用;

(16)传感器;

(17)太阳能电池;

(18)隔热材料;

(19)接线(配置、连接、固定)。

在航空工业上应用:

合成胶粘剂在飞机上的应用已有几十年历史,它的应用使飞机 结构得以有一个重大改革,能制造出强度高、结构轻、疲劳性饱 好、寿命长、可靠而高效生产的飞机。例如飞机结构材料以铝合金 为主,若用铆接其剪切强度为3.9~7.8MPa。而用胶接扇为 16. 7~34.3MPa,为前者的2~4倍。

飞机制造工业率先研究和应用了金属结构胶粘剂,也是结构胶粘剂的主要用户。每架飞机大约需要400~2200gk胶粘剂,主要用于飞机蒙皮与框架或桁架的胶接,蜂窝组装和直升飞机的螺旋桨 叶片以及内饰件的组装、胶接等。如胶接1架波音747飞机约耗 3700m2胶膜、431kg聚硫密封胶和234kg硅橡胶密封胶。除了超音 速飞机,由于表皮的高温而限制了胶粘剂的应用外,飞机制造用的胶粘剂随材料和工艺的改进,其霈求量不断增加,而且还会继续增长。大都使用高性能的结构胶粘剂如酚醛-丁腈、酚醛-环氧、环氧-丁腈等胶粘剂。近年来,尚要求阻燃型的,结构胶粘剂多为跃形态。

以航空工业为主的机械工业已成为推动现代胶粘剂发展的主要 动力,单机胶粘剂的用量常常标志着一个国 家飞机制造工艺的水平。 而胶粘剂的成功应用又能推动优质的耐热、高强度的复合材料,如 碳纤维、硼纤维等有可能用于航空工业,使飞机结构进一步改良。

飞机制造也广泛应用密封剂,尤其是密封油箱的聚硫密封材 料。其他的应用是整流装置和蜂窝夹层板边缘从受压接头的密封。 要求耐热的部位,如靠近排气管的喷管的密封要用有机硅密封剂。 每架8-58 "盗贼"轰炸机约有420m2的粘接镶板,其结构包括了 用剥离强度高、耐高温性好的丁腈-酚醛胶粘剂粘接的组件和用环 氧-丁腈胶粘剂粘接的铝蒙皮蜂窝件。铝和玻璃钢蜂窝夹层结构都 可用,形状从扁平板变化到髙度回转的前缘。

两相丁腈-酚醛/环氧胶膜的出现及尼龙-环氧和丁腈-环氧胶的 使用,有助于克服丁腈-酚醛胶膜的某些缺点,使单一胶粘剂能用 于边缘和蒙皮与蜂窝结构的粘接。飞机上粘接的其他应用有玻璃织 物层压件、芯块拼合,通常都用环氧-酚醛糊状胶粘剂,因为它能 发泡、填塞空穴、与蜂窝夹层结构边缘接触面积大。民用喷气式飞 机采用胶粘剂粘接水平和垂直机翼板、刷冀、锥形尾翼装配件和头 部雷达天线罩。

在建筑工业上有应用:

在建筑工业中,胶粘剂主要用于结构和装饰,制作许多建筑工程构件,例如软木胶合板、层压木板、层压纸板和一些类似的 构件、塑料地板、地毯、陶瓷瓦、壁纸等的粘贴。近年来,在建筑工程安装施工中胶粘剂已用来代替机械加固,这种胶粘剂称为结构型胶粘剂,它对配合较差的接头用厚胶层或薄胶层都能达到 牢固的粘接。目前建筑业的粘接存在着两个主要问题:一是粘接 时缺少适当的温度控制;二是没有合适的工艺设备,因此,还需 要采用机械加固。建筑工业上粘接装配的应用有:

①整体衬板墙 面与木框架粘接;

②带衬板的地板和天花板与桁条和椽子的粘 接,起到丁形梁的作用;

③各种表面受力的夹层板;

④胶合木顶 桁架的装配;

⑤用作桁条或椽子箱形梁和其他类型的织合梁;

⑥ 将所有的部件粘接成的结构件。

汽车工业上的应用:

在汽车工业上(包括汽车、卡车、摩托车和有关的交通工具) 应用胶粘剂是为了工艺简便、性能可靠、经济高效;用于金属、塑 料、织物、玻璃、橡胶等本身或相互之间和涂漆表面的结构连接、 固定和密封。大约有25种类型的胶粘剂适用于汽车的组装,每台 典型的机动车用胶量约为9化8。汽车用胶粘剂必须满足一些独特要 求,这些要求基本与粘接接头的性能无关,必须在如下条件下便于 使用:①基本是不熟练的劳动者,经常频繁变换;②生产速率高 (100辆汽车/h),每次操作为短促的固定时间;③粘接表面只需极低限度清洗(也可能有油);④对健康和安全标准允许限度低;⑤ 固化时间、压力和温度可稍有变化,并要求与烤漆工艺过程或与材料低的热变形温度相匹配;⑥希望避免准确的称量和复杂的混合。 汽车工业用的胶粘剂其要求是很严格的,现代汽车必须能在-40~93℃温度范围内良好运行,还要耐温度变化、耐盐水、耐燃油、耐油脂、耐髙温、耐振动、耐冼涤和耐尘土等。胶粘剂在汽车工业上的结构应用有:①车体和车顶加固板;②双层壳体顶板;③车盖内外板;④制动蹄片⑤离合器和传动带;⑥车窗密封;⑦塑料挡板;⑧盘式制动器摩擦衬块;⑨玻璃钢(FPR)车身壁板(运动汽车和卡车、⑩散热器水箱;11塑料地板。

制动器摩擦衬片必须能在149℃工以上的高温时承受冲击和 切应力,可用丁腈-酚醛胶膜。盘式制动器衬块必须能耐177℃以上的髙温,要求用酚醛型胶粘剂。结构胶粘剂在汽车上的其他以 是玻璃与金属的粘接装配。原来挡风玻璃和后窗与车身之间是用丁基橡胶带密封,并以机械方法固定。或者另外用交联的聚硫材料,同时进行密封和固定。从20世纪70年代初开始,聚氨酯胶粘剂替 代了聚硫,用来安装挡风玻璃和后窗。

聚乙烯醇缩丁醛胶粘剂用于后视镜与挡风玻璃的粘接,这种黏剂称为定位胶粘剂。定位胶粘剂的主要功能是把一种材料与另一 种材料连接起来而不传递大的结构负荷。根据定位胶粘剂在座仓内部或外部的应用,将其分为内定位或外定位胶粘剂。内定位粘胶剂 可用于:①装饰衬板;②车门面板;③地毯;④密封防风胶条;⑤ 消声衬垫;⑥车身侧板模压件;⑦木纹装饰件;⑧PVC顶篷;⑨ 各种锁固。

汽车工业用量至大的胶粘剂之一是氯丁溶剂型胶粘剂,用于粘 接PVC顶篷,现在趋向于压敏胶。

密封胶粘剂(密封剂和垫片)用于汽车和卡车上的主要功能是 隔绝空气、尘土和水,以便减小腐蚀或改善舒适性。在很多情况下,它们也起到定位胶粘剂的作用。在现代汽车车身上很多 的应用是看不见的。实际上将低黏度橡胶密封剂用于所有金雇与金属车身的连接是优于点焊的。聚乙烯类热熔胶可用在装配之后难 解决的部位。聚乙烯密封剂通常用于替代前车身接头焊接,随后接头被覆盖,它承受不了大的弯曲、膨胀和收缩。这种密封胶粘接 好,有足够的黏度而不下垂,且耐候件良好,它们必须经受严峻的盐雾暴露和多次的冻融循环。环氧密封胶正在替代焊接逢车身的传统铅焊料。

木材工业上的应用:

为充分发挥木材资源的作用,提高其利用率,将胶粘剂加入 木、刨花和树枝等,可压制成胶合板、刨花板和纤维板,通称为人造板。1M造板可代替3M原木,对森林资海十分匿乏来讲,发展人造板工业尤为重要,相应地也应重视木材加工用胶粘剂的发展。木材加工业是胶黏剂消耗量至大的一个部门。美国约占合成胶粘剂总量的40%,日本为9%,原苏联为70%~80%,中国也占有34%~36%。它们主要有酚醛树脂、脲醛树脂和三聚氰胺甲醛树脂胶粘剂,以脲醛树脂胶黏剂为主(美国以酚醛为主)。

在家具和人造板二次加工等生产中又霈大量应用聚醋酸乙烯乳 液和热熔胶。装饰贴面板和复合板的兴起除采用髙质量聚醋酸乙烯 乳液外,尚应用氯丁橡胶等胶黏剂。

20世纪70年代以来,水性聚氨酯的问世,为木材加工业提供 了一类无游离醛、可在含水率较髙的木材上施胶的室温固化的胶 种。其制品强度高、耐水性好。虽价格为脲醛树脂的三倍,但其施 胶量小,是一类具有发展前景的胶黏剂。

其他方面的应用

①压敏胶带(包装封带、玻璃纸胶带、掩蔽胶带、增强包裹带、电工胶带、医用胶带)

②胶纸(用于邮票和货运标签)。

③糨糊和胶水(办公室、学校和图书馆用)。

④手工艺品(环氧胶、氰基丙烯酸酯胶、白乳胶、丁酸胶、| 脲醛胶)。

⑤壁纸粘贴。

⑥光学(粘接透镜元件)。

⑦武器。


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