生物质胶粘剂论文（共9篇）
生物质胶粘剂论文 篇1
甲醛是一种无色易溶的刺激性气体, 具有强烈的致癌和促癌作用。甲醛一般对鼻、眼睛和上呼吸道有强烈的刺激作用, 会导致皮肤过敏, 严重的会破坏人体免疫系统。在家居装饰中, 使用游离甲醛超标的胶粘剂, 散发到空气后, 容易引发呼吸困难、湿疹、全身过敏等症状。长期生活在甲醛、苯等超标的环境里, 人容易感冒、头晕、无力, 甚至引发皮肤病, 出现红斑等。严重时, 甲醛超标还可能引起慢性呼吸道疾病, 以及鼻腔、口腔、鼻咽、咽喉、皮肤和消化道的癌症。甲醛已经被世界卫生组织确定为致癌和致畸形物质, 是公认的变态反应源, 也是潜在的强致突变物之一。因而研究游离甲醛的测定方法是我们质检工作的重大课题。
聚乙烯缩甲醛胶 (以下简称缩甲醛胶) 性能好, 价格相对较低, 广泛用于建筑业。缩甲醛胶是用聚乙烯醇和甲醛在酸催化下缩合而成。
以上反应是可逆的, 即缩甲醛胶在酸性水溶液中加热又可以水解成聚乙烯醇和甲醛, 所以广泛应用于有机合成中保护醛基和酮羰基。即首先把醛与醇缩合成缩醛, 缩醛对碱及氧化剂是稳定的, 等反应完毕后, 再用酸将缩醛水解成原来的醛基[1]。
缩甲醛胶就是缩醛, 对酸较敏感, 甚至很弱的草酸、酒石酸水溶液或酸性离子交换树酯都能使它分解成原来的醛和醇[2]。如:
测定缩甲醛胶现行国家标准GB 18583-2001是采用“乙酰丙酮分光光度法” , 操作上是“称取5.0克试样 (精确到0.1mg) , 置于500 ml的蒸馏烧瓶中, 加250 ml水将其溶解, 再加5ml磷酸, 摇匀[3]”。在油浴上蒸馏, 蒸出200ml再进行测试。磷酸是中等强度的酸, 蒸到最后, 其溶液的pH值已小于1。在这样高温及强酸性的环境中, 缩甲醛胶和去甲醛剂会发生水解, 分解出十倍于原产品的游离甲醛。
同时胶粘剂在使用上, 根本不会有像测试时那样的高温和强酸的水溶液的环境, 所以不会分解出游离甲醛。市面上现有很多建筑涂料含有大量缩甲醛胶, 如“801胶”、“107建筑胶”、“808内墙涂料[4]”则100%是缩甲醛胶。
因而采用现行国家标准GB 18583-2001测定所有胶粘剂中的游离甲醛已经不能满足要求。本人通过查阅文献以及多次试验, 发现参考GB14074.16-1993 《木材胶粘剂及其树脂检验方法 游离甲醛含量测定法》和GB/T 5543-2006《树脂整理剂 总甲醛含量、游离甲醛含量和羟甲基甲醛含量的测定》[5,6], 采用“中和法”则可以得到很理想的测定方法, 测定得到的游离甲醛的含量比较真实可靠。
“中和法”采用亚硫酸钠与甲醛反应, 使之生成羟甲基磺酸钠和氢氧化钠:
用中和法测定NaOH的含量, 再换算成甲醛的含量, 这样可以避免缩甲醛胶的高温酸性水解, 得到真实游离甲醛的含量。
同时“中和法”精确度可以达到 (1～2) ‰, 而分光光度法精确度只有 (2～10) %, 所以“中和法”比“分光光度法”准确得多。
下面是试验过程中测得甲醛含量的具体的数据, 并与采用国家标准方法进行比较, 结果见表1。
A为采用国家标准GB 18583-2001测定方法得到的结果;B为采用“中和法”测定方法得到的结果。
由以上数据可见, 采用现行国家标准GB 18583-2001测得缩甲醛胶中的游离甲醛含量都偏高。主要是因为磷酸是中等强度的酸, 溶液蒸馏到最后, 其溶液的pH值已小于1, 在这样高温及强酸性的环境中, 缩甲醛胶和去甲醛剂会发生水解, 分解出十倍甚至更多倍于原产品的游离甲醛。而采用“中和法”测得的游离甲醛含量比较真实。
通过实验, 针对国家标准GB 18583-2001《室内装饰装修材料 胶粘剂中有害物质限量》提出了补充方法, 该方法可以准确测出缩甲醛胶中游离甲醛的真实含量。
参考文献
[1]刑其毅等.有机化学.人民教育出版社, 1981:356-358.
[2]汪焱钢.现代有机合成导论.华中师范大学出版社, 1995:40.
[3]GB18583-2001室内装饰装修材料胶粘剂中有害物质限量.
[4]周绍绳.化工小商品生产法第八集.湖南科学技术出版社, 1991:298-300.
[5]GB14074.16-1993木材胶粘剂及其树脂检验方法游离甲醛含量测定法.
[6]GB/T5543-2006树脂整理剂总甲醛含量、游离甲醛含量和羟甲基甲醛含量的测定.
生物质胶粘剂论文 篇2
《胶粘剂与涂料》是我们木材科学与工程专业比较基础的一门课程，我们在大二下学期前八周学了这门课程，第十七周（2010年6月21日星期一），开始这门课程的实习，以及我们木工专业相关课程的，为期5天的认知实习。
作为一名学过胶粘剂与涂料课程的我来说,认为胶粘剂与涂料真的值得去好好学习和研究的课程,特别的对于工科的同学, 因为胶粘剂与涂料在使用过程中和个方面的知识都联系到一起,比如化学,物理,数学.电工学等方面,通过对胶粘剂与涂料的研究我们可以了解很多其它学科的一些基本知识理论,能扩充自己的知识面.特别现在的经济发展迅速,胶粘剂的使用场合越来越多,这就对我们从事工科的同学来说必须了解胶粘剂的各种特性及使用要求,在以后的工作中才会轻车路熟.所以说胶粘剂与涂料这方面还是值得我们去好好学习和研究的!希望所有的同学都好好学好!对以后的工作会有很大帮助。
实习第一天：6月21日我们在学校接受了专业认知基础讲座，通过一天的简单学习，我对一些专业知识也有了更进一步的了解。通过老师的指导，我明确了本次胶黏剂与涂料这门课程实习的目的与要求，总的来说有以下三方面：
通过实习，进一步理解课堂所学的理论知识，并将所学知识运用
于实践。
掌握制胶原材料、成品的贮存和运输等方面情况，掌握胶粘剂配
方及生产工艺过程，熟悉制胶设备的结构、技术特性及使用、维护方法。
培养动手能力，掌握一个胶种的操作及检验技能。
实习第二天：
时间：2010.6.22
公司：昆明红塔木业有限公司
地址：中国·云南·昆明市·国家经济技术开发区劲勋路1号(650011)这一天我们参观了昆明红塔木业有限公司，了解了其木制品的生产规模、产品种类及用途，产品销售情况及胶粘剂生产车间的基本概况，包括胶粘剂的生
产规模、产品种类及用途、胶粘剂原材料的种类、来源途径、供应情况和购买价
格、原料及辅助材料的贮存及贮存量；胶粘剂的配方及原料投料量计算，胶粘剂的制造工艺过程，了解投料方式、原材料计算、温度调节、pH值控制、脱水时
间、终点测定等知识
企业概况：
昆明红塔木业有限公司成立于1998年，是云南红塔集团与云南省投资开发
有限公司、香港玉成贸易有限公司共同投资3.5亿元人民币倾力兴建的现代化木
材综合生产加工企业。昆明红塔木业有限公司位于昆明国家经济技术开发区内，分为两个生产区，占地7万多平方米，交通便利，环境优美。
红塔木业坚持对先进技术的不断吸收和创新，分别从德国、意大利、美国等
引进具有国际先进水平的木制品生产加工设备，组成了制材、干燥、刨切、精加
工、压贴、油漆等自动化流水生产线，形成了以实木和人造板为原料的两大系列
产品格局，可提供实木门、复合门、实木地板、三层复合实木地板、多层实木复
合地板、强化地板、家具、装饰材料等多种产品及服务。
实习第三天：
时间：2010.6.23
公司：昆明新飞林人造板有限公司
地址：中国·云南·昆明市·普吉路568号
企业概况
昆明新飞林人造板有限公司是全国木材综合加工重点企业之一，被授予云南
省林业产业龙头企业、全国林业产业突出贡献企业。公司现担任中国林业产业协
会常务理事、中国林产工业协会刨花板专业委员会副会长、云南省林业产业协会
副会长、昆明市林业产业协会会长单位。
由于这次我们实习的四家公司中，只有昆明新飞林人造板有限公司
（Kunming Xin Fei Lin Panel Board Co., Ltd），有自己的制胶车间，所以很珍惜这
一次进制胶车间的机会，认真听取带队师傅的讲解，详细记录相关的知识，积极
地提问，了解了车间生产概况、胶粘剂的制造、胶粘剂的贮存、胶粘剂的质量
分析、胶粘剂的应用的相关知识。
通过对新飞林人造板有限公司制胶车间的参观。我了解到：
脲醛树脂是由尿素和甲醛经缩聚反应而成。主要分两步： 即在中性或微碱性条件下，H2NCONHHOCH2NHCONH2+ HOCH2尿素与甲醛反应生成各2 + H2C
种羟甲基脲的混合物：
一羟基脲
O2OH
二羟基脲
第二步是缩合反应：即在酸性条件下加热第一步的产物，使其分子间缩水成线型产物。即：
2OHCH2O2OCH22OCH22OHO
缩合反应(失水)既可以发生在亚氨基和羟甲基之间、羟甲基和羟甲基之间、又可以发生在甲醛和两个亚氨基之间。
尿素与甲醛的用量以1：1.6-2.0(摩尔比)为宜。尿素可以一次加入，但分两
次加效果更佳。因为这样就可以使甲醛有更多的机会和尿素反应，可以大大减少
树脂中游离的甲醛。尿素加入时，由于溶解吸热，可使反应温度降低5-10 0C，为了使反应液维持一定的温度，需要慢慢地加入尿素。
判断脲醛树脂反应的终点，可采用下列三种方法之一：
(1)(1)用玻璃棒沾取树脂，让其自然流下，最后两滴迟迟不掉，液滴滴下时，丝
状物缩回棒上；
(2)(2)用吸管吸取少量树脂，滴入盛有清水的小烧杯中，树脂逐渐扩散为云雾状，并徐徐降至底部不生成沉淀，水也不浑；
(3)(3)取少量树脂滴在拇指或食指上，两指不断张合，在一分钟内觉得有一定粘
度。
51.在脲醛树脂的合成过程中，缩合阶段有时会发生粘度骤增，以致出现冻胶现
象，这是何故？如何补救？如何预防？
答：出现冻胶的原因：
(1)(1)酸度太大(PH小于4)；
(2)(2)升温过快，或温度过高(高于1000C)。
补救办法：
(1)(1)降低反应体系的温度；
(2)(2)加入适量甲醛溶液稀释树脂，从内部降温；
(3)(3)加入适量的NaOH 溶液，调至PH = 7。酌情确定是出料还是继续反应。
预防办法：
(1)(1)经常检查溶液的PH值和反应液的温度；
(2)(2)经常检查反应是否邻近终点.实习第四天：
时间：2010.6.24
公司：昆明森工集团有限公司
地址：：昆明西交普平村石安公路旁
公司简介
昆明森工集团有限公司始建于1954年,是云南省和昆明市从事木门窗,实木地板,实木家具,装饰板生产和室内设计与装饰的老字号企业.公司拥有从德国,意大利,台湾引进的设备和国内的先进设备,以及成套的木材干燥设备.公司在中缅边境林区建立了企业的原料林基地和初加工厂,在上海,北京,深圳等大城市设有分公司.公司生产的实木门,实木地板等系列产品打入国际市场,出口韩国,日本,欧美等国家.1990年被云南省人民政府批准为全省木材企业中唯一的省一级企业,1996年被评为昆明市五好企业,同年,被云南省产品质量监督检验所评为云南上榜品牌和木制品生产重点企业,2004年省林业厅列为云南省第一批林业产业省级龙头企业,同时被省经委推荐,省政府列为全省重点企业.实习第五天：
时间：2010.6.25
公司：昆明三德木门有限公司
地址：中国·云南省昆明市官渡区福海乡韩家小村152号
这是实习的最后一天，我们来到了昆明三德木业有限公司，主要了解木门的加工生产。主要学习到一下情况：
公司简介：
昆明三德木业公司是目前国内规模最大的木门生产企业之一。公司创建于1994年,投资额1000万美元，拥有目前世界上最先进的全套意大利进口木工机械设备120台（套）。企业发展至今，除在昆明拥有禄达林木制品厂、安宁吉隆木业制成厂及三新木业研究所外,已在上海、湖北、四川、河南、浙江等省市建有分厂或生产基地,使月生产量达到10万片木门。公司在全国设立若干销售分公司,并大量向南韩、日本、美国、英国等国家出口“三得”牌木门产品。三德木业公司是在全国木门生产企业中率先获得ISO9001质量管理体系认证的企业,在2002年又率先在同行中取得了ISO14001环境管理体系认证。
生产车间
首先参观的是木门的原料，分为两种，一种是刨花板做门芯，主要销往国内；另一种是刨花板做门窗，主要销往国外。其次是板材的指接、施胶、贴薄木、热压、修补、打磨、钻孔、刻边、砂光等一系列工艺。这次实习我初步了解了脲醛树脂及其改性胶粘剂在刨花板、中密度纤维板生产中的应用、三聚氰胺-尿素-甲醛树脂胶粘剂在浸渍纸生产中的应用、酚醛树脂胶粘剂在胶合板生产中的应用、聚醋酸乙烯酯乳液在集成材（包括木单板贴面）生产中的应用和水性高分子异氰酸酯胶粘剂在集成材生产中的应用。而我们所学的理论知识，在实际中操作起来却复杂多了，我们要考虑的问题就更多了。以前学习的时候不认真，糊里糊涂地过，现在想来，那是一件十分荒唐的事。我们会走进社会，而如今的社会是容不得半点马虎的，所以我必须要认真。
这次实习，结合了胶粘剂在木材粘结上的应用，是我更好的认识到胶粘剂的种种优点以及它们对多孔性的材料——木材的亲和性。当然，我也看到胶粘剂的很多普遍的难题。特别是当前为人们所重视的环保问题，胶粘剂中的游离甲醛量直接影响到木材制品的甲醛释放量。而甲醛释放量直接关系到人们的健康，也正因为如此，甲醛释放量越来越受到人们的重视。同时，对于木制品的粘结主要受到胶粘剂自身的强度、木材分子与胶粘剂分子之间的相互作用以及木材极性的影
响。通常要求胶粘剂本身的强度高于活至少等于木材的自身强度。木材制品的耐水性、耐磨性等也与胶粘剂有着密不可分的关系。
新型胶粘剂,投资正当时 篇3
该项目以MDI (二苯基甲烷二异氰酸酯) 为原料, 用于生产新型的水性粘合剂, 可广泛应用于制卡、真空吸塑、橡胶皮革粘合、汽车内饰制作、泡沫板和纤维板生产等领域。
产品特点
1.结晶性强, 初粘力高, 粘接强度高。
2.耐水性好。
3.耐高温, 稳定性强。
4.成本低。比非水性聚氨酯粘结剂的生产成本要节约大约三分之一。
5.环保。生产和使用过程中不污染环境。
市场分析
据中国粘结剂工业协会相关负责人介绍, 聚氨酯粘结剂是国内八大合成粘结剂之一, 但是目前非水性聚氨酯粘结剂存在很多不足, 诸如黏度小、干燥速度慢、耐水性较差、成本高等。所以市场中慢慢地开始接纳和使用水性聚氨酯粘结剂。
同时该产品的市场需求量较大。以制鞋业为例, 我国每年大约生产150亿双鞋, 占世界年产量的65%—70%, 年消耗水性聚氨酯粘结剂约13.5—19.5万吨。如果算上其他行业, 如汽车内饰制作、家具制造业等, 年需求量超过百万吨。据该协会负责人介绍, 水性聚氨酯粘结剂属于新型产品, 目前市场中产能不高, 还存在几十万吨的缺口 (缺口主要靠非水性聚氨酯粘结剂来弥补) 。因此对于投资者而言现在是一个不错的投资机会。
投资条件及效益估算 (设计产能日均1吨)
若选择小规模生产, 最低投资60万元, 其中设备投资30万元, 流动资金约30万元 (含原材料采购费、员工工资及其他费用) 。厂房总建筑面积约150平方米 (自有) , 员工4人。
综合生产成本约12元/公斤 (因为产品用途和型号不同, 所以成本和售价也略有不同, 本文采用的是最低值) , 建议出厂价约15元/公斤, 日均获利可达到3000元以上。
投资提示
1.上述投资金额不含技术转让费。
2.该产品因适用领域不同, 生产成本、流动资金也不尽相同。建议投资者在生产前联系好相应的生产厂商, 进行专门供货。
水性聚氨酯胶粘剂的改性研究 篇4
水性聚氨酯胶黏剂是指将聚氨酯溶于水或分散于水中而形成的胶黏剂，与溶剂型相比具有无溶剂、无污染、成膜性好、粘接力强、和其他聚合物尤其是乳液型聚合物易掺混有利于改性等优点。水性聚氨酯胶粘剂的粘接原理为：溶剂型或无溶剂单组分、双组分聚氨酯胶粘剂可充分利用-NCO基团的反应，在粘接固化过程中增强粘接性能；而大多数水性聚氨酯胶粘剂中不含-NCO基团，因而主要是靠分子内极性基团产生内聚力和粘附力进行固化；另外，水性PU含有羧基、羟基等基团，适宜条件下可参与反应，使胶粘剂产生交联，从而提高粘接力。
从90年代开始，水性聚氨酯胶黏剂已逐渐在汽车内饰物粘接、厨房用品制造、复合薄膜制造、鞋底鞋帮粘接以及服装加工等方面得到广泛应用。进入21世纪以来，PU的应用领域不断拓宽，特别是世界范围内日益高涨的环保要求，更加快了水性聚氨酯工业的发展步伐。经过几十年的发展，PU产品在汽车涂料、胶粘剂等领域已接近或达到溶剂型产品水平，原料生产实现了规模化。
近年来环境保护的压力迫使一些传统产品逐渐淡出市场，而水性高固含量和粉末产品等逐渐成为主流产品。水性聚氨酯胶粘剂以其独特的优异性能，正面临前所未有的发展机遇，需求量正以16%～30%的速度增长，是其他胶粘剂产品增长速度的两倍以上，并且向着高性能、功能化和进一步扩大应用领域的方向发展。国内水性聚氨酯胶粘剂的研究侧重于改性研究，改性后的水性聚氨酯胶粘剂在特定方面具备特定的性能在不同的应用环境中可发挥出不同的优势作用。那么，水性聚氨酯胶粘剂的改性研究可以从哪些方面入手呢？对此，洛阳天江化工新材料有限公司为我们提供了以下几种研究方向：
一、提高水性聚氨酯胶粘剂的固含量
普通合成工艺制得的水性聚氨酯产品的固含量多为20%～40%，这样会增加运输费用和干燥时间，同时影响粘接性，设法将固体分提高到50%以上是国内外研究的课题之一。洛阳天江化工新材料有限公司经反复实验得出了如下结论：采用分子中既含有端羟基又含有磺酸基的聚氧化烷撑和聚酯二醇作为合成水性聚氨酯的原料，使得聚合物中的亲水基团进行自乳化，能够显著提高乳液的稳定性。
二、提高水性聚氨酯胶粘剂的成膜性能
一方面，水的蒸发潜热高，干燥比较迟缓；另一方面，水的表面张力大，对粘附的基材特别是对低表面能或疏水性的基材润湿性差，难于赋予充分的粘接性。因此，加热干燥固化时，乳液粒子间不易得到连续的涂膜层。通常的办法是加入少量的溶剂如丙酮、甲苯等，但它们的沸点低，有毒且有着火的危险，对此，洛阳天江化工新材料有限公司给出的改进方法是：可以加入高沸点的氮甲基呲咯烷酮以降低着火的可能性。
三、水性聚氨酯胶粘剂的高性能化
随着人们对产品性能的要求提高，水性聚氨酯粘合剂的高性能化也是其今后发展的重要方向，洛阳天江化工新材料有限公司指出，水性聚氨酯粘合剂的高性能化可通过以下几方面得以实现：
1、调整原料
（1）调整原料的亲水成分
亲水成分(羧基、磺酸基团、季胺的氮原子等)在树脂固体成分中所占的质量分数越大，则预聚体即固体树脂的亲水性程度越大，越易得到颗粒极其细微的乳液。当原料中亲水成分的含量达到某一程度时，树脂完全溶于水，形成水溶液；亲水成分越多，乳液粒径越小，对贮存稳定越有利，但却不利于胶膜的耐水性。因此，洛阳天江化工新材料有限公司建议：在兼顾乳液稳定的前提下，控制亲水基团的含量尽可能低，或提高聚酯本身的耐水性，以长链二元酸及二元醇为原料（如己二酸等），将有支链的二元醇或新戊二醇作为原料也可提高聚酯的耐水性；除此之外，聚醚的耐水解性好，有时也可以与聚酯并用。另外，向聚氨酯分子链中引入表面能低的硅氧烷链段或功能性氟单体，可以增强水性聚氨酯的疏水性和耐玷污性。
（2）调整预聚体的分子量
乳化前预聚体的分子量小，粘度低，有利于其在水中的剪切分散。含羟基原料的羟基与二异氰酸酯的异氰酸酯基团的摩尔比-NCO/-OH影响预聚体的粘度及制品的性能。一般说来，-NCO/-OH越大，预聚体的粘度就越小，乳化时因水扩链或胺扩链而形成的脲键就越多，从而致使胶膜变硬，模量升高。
（3）调整多元醇的分子量
多元醇的分子量越大，所制成水性聚氨酯的胶膜越软；反之，分子量越小及官能团越多，所制成水性聚氨酯的胶膜越硬，耐水性越好。
2、热处理
虽然大多数水性聚氨酯产品可室温干燥固化，但通过适当的热处理，可提高胶膜的强度和耐水性。洛阳天江化工的专家为我们讲解了其中的原理：热处理一方面能使热塑性聚氨酯的分子链段排列紧密，羟基和脲基、胺基进行反应而产生一定程度的支化和交联，从而提高内聚力和粘接强度；另一方面可使可交联型聚氨酯基团之间发生化学反应，形成交联结构，从而提高材料的耐水性以及耐热性。
3、与其他聚合物共聚或共混
在经过pH值调节或经过相容稳定处理后，可将水性聚氨酯与其他水性树脂如丙烯酸乳液、氯丁胶乳等共混，组成新的水性胶。其中最重要的是水性聚氨酯改性丙烯酸酯，称为“第三代水性聚氨酯”，它结合了聚氨酯突出的力学性能与丙烯酸树脂较好的耐水性及耐化学品等性能，使材料的综合性能得到了很大程度的提高。洛阳天江化工新材料有限公司对目前所采用的主要途径做出了总结，即在适当条件下，实施PU、PA树脂共混、共聚或接枝。
此外，水性聚氨酯还可作为“种子聚合物”并作为高分子乳化剂，加入醋酸乙烯、丙烯酸酯、苯乙烯等不饱和单体，以过硫酸盐或烷基氢过氧化物为引发剂，进行乳液聚合，从而得到性能优良的水性树脂。
4、交联
交联是提高水性聚氨酯性能，尤其是提高湿粘接强度和耐溶剂性能的重要途径，通常分为内交联和外交联。
（1）内交联
内交联是通过采用三官能团的聚醚或聚酯多元醇或异氰酸酯作为原料以及选用二乙烯三胺、三乙烯四胺等作为扩链剂，从而制得部分支化和交联的聚氨酯乳液的一种途径。有的水性聚氨酯含可反应的官能团，如在聚氨酯分子结构中通过含环氧基多元醇组分引入环氧基团，经热处理形成交联的胶膜。
内交联的缺点是会产生高粘度的预聚体，从而导致乳化困难，有可能得不到粒径细微的稳定乳液。对此，天江化工的专家给出的建议是：严格控制支化和交联度，否则在乳化预聚体时可能产生凝胶。
（2）外交联
外交联相当于双组分体系，即在使用前添加交联剂组分于水性聚氨酯主剂中，在成膜的过程中或成膜后加热产生化学反应，从而形成交联的胶膜；不是采用-NCO基团的交联点，而是靠线型聚氨酯水分散体中的羟基、羧基、胺基、氨基甲酸酯基及酰胺脲上的活泼氢，分别与各种交联剂进行化学反应，实现交联固化的反应。与内交联相比，外交联所得乳液的性能好，并且可根据不同交联剂品种及用量来调节胶膜的性能，但其缺点是操作不方便。
四、提高水性聚氨酯胶粘剂的初粘性
生产储存时间长的胶粘剂 篇5
通过对豆粕中的蛋白质进行改性处理, 并加入相关助剂后, 生产出主要应用于木材及人造板材的胶粘剂。
产品特点
1. 可生物降解。置于自然环境中, 3—6个月可完全自然生物降解成有机肥料。
2.环保。不含有甲醛等。
3.耐水性强。由青岛市质检部门按中国粘结剂检验标准测试, 在连续三次泡水、烘干循环试验中, 粘结后的产品无任何开裂、无微小细缝。达到GB/T14074.10-93标准。
4.储存时间长。在室温下至少可储存半年, 比同用途其他粘结剂增长6倍, 延长了生产销售周期。
市场分析
据中国板材协会公布的数字显示, 2010年前三个季度, 木材及人造板材领域共需50万吨相关粘结剂 (主要是脲醛树脂) , 且市场需求在未来5年内会以每年15%的速度增加。
由于本产品完全可以替代脲醛树脂。同时又具备更优异的特性, 所以本产品在山东省、河北省两地推广后, 用户反映良好。据青岛一家板材厂介绍, 自从2010年6月份开始使用本产品, 比使用脲醛树脂时, 生产成本下降了460元/吨, 全年节约成本约百万元。正因如此, 据河北省板材协会统计, 该省约有三分之一 (约百余家) 的生产企业从2010年下半年开始使用本产品。
另外, 以青岛地区的生产者为例, 工厂年设计生产能力约1000吨, 但因订单多, 2010年10月份又投资了一条年产能500吨的生产线。
投资条件 (年设计生产能力为500吨)
最低投资额35万元, 其中设备投资5万元。原材料采购费用约20万元, 剩余10万元为其他费用 (含员工工资、营销费用等) 。厂房 (自有) 面积120平方米, 员工约3人。
效益估算
综合成本4000元/吨 (比同类产品降低了20%) , 建议出厂价约5500—6000元/吨。如果投资者年销售量为产能的80%, 可获毛利润60—80万元。
投资提示
1.该投资额是以生产周期为15天进行测算的, 投资者可依据自身销售周期对流动资金进行相应调整。
2.目前大豆的价格波动较大, 导致豆粕价格波动较大, 但据黑龙江大豆协会介绍, 只要豆粕的收购价格不超过3500元/吨, 均为合理价位。
项目概述
富贵菜属于草本植物。目前经过改良, 可以在我国大部分地区种植 (东北地区除外) 。
产品特点
1.一草多用。既可以食用、观赏, 还可以净化空气。
2. 茎叶中含有大量的藻胶素、甘露醇、维生素B、钾及多种氨基酸等, 具有降血压、降血脂和抑制糖尿病的功效。
3. 收割期短。收割期分三个阶段, 第一个阶段, 种植30天后, 可收割一次;第二个阶段, 种植45天后, 可进行第二次收割;第三个阶段, 从第46天起, 每天可收割一次。
市场分析
目前富贵菜在长江以南地区颇受欢迎, 大部分超市均有销售。以海南省海口市为例, 超市平均售价是10元/公斤, 全市范围, 日平均销售量约4000公斤;而江苏省南京市, 超市平均售价约11.8元/公斤, 全市范围, 日平均销售量约2800公斤……另外进入2010年11月份, 市场购买量有上升趋势, 像南宁市, 进入2010年第三季度, 日均销售量提升了500—800公斤, 达到了3500—3800公斤。
据南京蔬菜研究所相关负责人介绍, 富贵菜被国内认知是最近一两年的事, 各地种植户数量并不多, 富贵菜种植主要地区海口市年产量约1500吨, 尚无法满足本地需求。因此本项目在未来3年内 (按照国内特种蔬菜大面积推广均速计算) 具有不错的投资前景。
(上述数字来自商务部市场运行调节司农产品市场价格行情监测系统统计)
投资条件 (年设计产量约2吨)
以海南地区为例, 最低种植面积约5亩, 投资额约为8万元, 其中种苗3万元 (约1.5万株) 。另外5万元主要用于:土地租赁费, 每年租金约800元/亩;农机租赁费, 租金约1万元/年;化肥、运输费用约2万元/年, 以及流动资金。
效益估算
每亩综合成本为6800元/年, 年亩产约3000—4000公斤, 每公斤的批发售价约8元。假设投资者的“富贵菜”即产即销, 没有库存, 投资者投资5亩每年可获年毛利约8.6—12.6万元。
投资提示
1.注意种子型号。由于目前国内引发一股种植特种蔬菜热, 投资者需要严防骗子趁虚而入。骗子普遍采用的手段是鼓吹富贵菜产量极高, 然后销售质量不高的种子。若投资者遇到种子型号不清的问题, 建议咨询当地的农业部门。
浅谈结构胶粘剂发展与应用 篇6
关键词：结构胶粘剂,发展,研究
1 前言
在上个世纪的40年代为满足飞机的上产需求, 结构胶粘剂被应运而生, 直至现在结构胶粘剂已经被电子产业、汽车产业和航空生产领域所所采用, 并且在其技术和性能上拥有很大的突破。为保证飞机的正常起飞, 在制造飞机时就需要考虑其自身的重量, 因此在飞机的制造业中, 多用铝合金在制成, 此类金属本身具有质地轻、强度高等优质, 但缺陷是不能进行焊接, 在应力扩张的阻止措施上也不能采用螺接或者铆接来进行, 因此结构粘接剂所具有的优势便被飞机制造业所看重[1]。在飞机胶接的要求上普通胶粘接剂不能够满足要求, 因此要采用具有高强度、耐高温并且能够持久使用的胶粘剂开展胶接工作。
结构胶粘剂的迅速发展阶段是从上个世纪的70年代开始, 因为此时飞机制造业对于飞机各个零部件和机身的生产商开始大量的使用高强度的钛合金以及碳纤维符合材料来参与制造。直至上个世纪的90年代初, 为适应这种类型的飞机生产, 美国就已经研制出数万个结构胶粘剂的品种。此外在欧洲地区的其他国家、前苏联、日本也开展大量结构胶粘剂的生产。随着时代的需求, 新型飞机的研制和改良在国内的航天领域中不断被生产, 因此国内为适应这种趋势而制造出的结构胶粘剂其性能上也具有很大的突破, 并且能够满足国内航天、航空以及相应新技术发展的需要。文中笔者主要采用国内自行研制的J-系列耐高温结构胶粘剂做实例的分析研究。
2 结构胶粘剂的简述
2.1 结构胶粘剂的类别
目前在学术界中并没有对结构粘胶剂的分类做特别明显的区分, 根据使用温度的区分点上, 可将其划分成耐高温型、耐中温型等;根据固化温度来区分, 可将其分成高温固化型、中文固化型、室温固化型等;根据材料来划分, 可将其分成聚酰亚胺型、酚醛缩醛型、环氧树脂型、酚醛-橡胶型等;根据供货方式来进行区分, 可有多组分型、单组分型、双组分型等[2]。
2.2 结构胶粘剂的要求
耐高温是结构粘胶剂区别于普通胶粘剂的一大特性, 就算是在室温内使用的胶粘剂其耐温程度也能够超过80℃, 而在室内固化耐温胶粘剂已经成功的研制出超过200℃的产品。在结构胶粘剂的生产指标上, 对于高温固化结构胶的要求, 其耐温程度不能低于175℃, 中温固化结构胶不能低于130℃。对于结构胶的强度的要求, 在室温中进行剪切的强度不能低于30MPa, 必须要超过50KN/m是剥离强度的要求, 如果在高温环境下的剪切强度应该超过10MPa。结构胶粘剂耐久性能的内容要能够耐高温、低温, 以及在高温环境下耐老化, 能够承受振动带来的抗疲劳性能, 以及冷热交替的冲击, 耐燃油、耐蠕动、耐盐雾、并且能够承受各种液体和溶剂的浸泡。
2.3 胶接工艺要求
在将结构胶粘剂应用到实际材料的胶接上时, 开展的工艺比较复杂。文中采用铝合金试片做实例的分析, 在进行胶粘前, 需要将铝合金的表面进行打磨、除油、磷酸阳极化等, 在烘干后再将底胶涂抹上去, 随后是主胶的涂抹, 叠合后开始定位, 再施加压力进行加热固化, 随后将其冷却。针对器件较大的部件是在热压罐中利用气动加热或者加压后将其固化。
3 J-系列结构胶的材料性能
该结构胶的研制是国内近几年研发出的具有高性能结构的产品。由增韧材料、环氧树脂和潜伏性固化剂等共同制成的胶粘剂, 现已经被广泛的应用在飞机的平尾、襟翼、方向舵、副翼等部件的生产。在J-系列结构胶中含有J-71芯条胶、J-117缓蚀底胶、J-116胶粘剂、J-60粉状发泡结构胶、J-118带状发泡结构胶等[3]。在和相应的器件进行交接时, 不同部位的器件对于胶粘剂胶接的性能要求不尽相同, 下文便对这几种胶粘剂做简要的陈述。
3.1 J-71芯条胶的简述
J-71芯条胶常被用来参与铝蜂窝中夹芯部件的生产, 因为其是耐高温型的固化胶粘剂。在被用来制作铝蜂窝的夹芯部件前先要经过磷酸对其进行阳极化后再将其拉展开。因此其剥离的强度应该要超过13.0KN/m;3.0KN/m为夹芯部件的节点T型的剥离强度;对此胶粘剂的合格检查需要先进行自来水的浸泡工作, 随后是人造的海水, 其次是2号喷气燃油, 随后是工业使用的乙醇做侵泡的检测工作, 时间长达半个月, 从检测的结果中显示, 夹芯部件的节点T型玻璃强度损耗量小于5%。
3.2 J-117缓蚀底胶的简述
J-117缓蚀底胶是作为一种底胶而研制出, 在对金属的表面涂上缓蚀胶后在涂抹主胶, 主胶和缓蚀底胶的混杂的成分中会存在有颗粒性的缓蚀剂, 等到结构胶变干后胶中的缓蚀性颗粒就会沉淀金属的表面, 就能够对金属产生相应的保护作用。将缓蚀底胶涂抹到被磷酸阳极化的铝合金属的表面后, 待其干燥后, 整个缓蚀底胶应该呈现5~10μm的厚度。在将其应用到胶接工作时无需单独做固化处理, 应将器件和J-116主胶进行共同固化, 在室温情况下对板-芯进行检测时其剥离强度可以达到5.8KN/m;是在室温情况下对板—板的剥离强度进行检测, 其数值超过8.1K N/m;在涂抹J-117缓蚀底胶后, 将此器件经过长时间的加热老化处理, 随后在湿热环境中进行老化处理, 其次是盐雾环境中存放, 并在很多介质中侵泡后, 测得的剥离强度和剪切强度的下降数值小于20%。
3.3 J-116胶粘剂的简述
在经高温固化后环氧树脂携带载体的结构胶粘剂类型中便有J-116胶粘剂, 胶粘剂的膜状结构被划分常A、B两种, 在板芯的胶接上主要应用A胶膜的J-116胶粘剂, 在板-板的胶接上主要应用B胶膜的J-116胶粘剂。J-116的胶膜颜色呈黄绿色, 不同种类的胶膜其厚度也不一样, 而在固化过程的检测中, 胶粘剂挥发除去的成分均不超过1.0%。
在对J-116胶粘剂性能的检测上其剥离强度和剪切强度的下降数值较低。在空气中进行J-116胶粘剂的耐热环境老化检测时, 其老化后剥离强度的下降数值小于0.3%, 剥离强度的下降数值小于1.0%。在对J-116胶粘剂做耐盐雾性能检测时, 现将试件放到35℃的环境下进行氯化钠含量为5%喷雾测试, 时间持续1个月。剥离强度的下降数值小于0.4%, 剪切强度的下降数值小于2.0%。在对J-116胶粘剂做耐冷热交替的性能测试时, 现将其放到室温的常温环境中, 随后将其转换到温度为55℃的环境中, 随后在回到室温环境中, 随后再放入温度为135℃的环境中, 最后再回到室温环境中, 测试时在每个温度环境中放置的时间均为15分钟, 连续进行400个周期性的循环, 其测试结果为, 剥离强度的下降数值均小于0.4%, 剪切强度的下降数值均小于4.0%。
3.4 J-60粉状发泡结构胶简介
该结构胶是在经过高温进行固化处理的改性环氧树脂模状的结构胶, J-60粉状发泡结构胶是生产商按照国内飞机生产的实际需要而研制, 在没有对该结构胶进行固化处理之前其应呈细粉颗粒的状态, 在结束固化后结构胶会自发冒泡并且胀大, J-60粉状发泡结构胶所具有的这种特性被夹芯结构件的生产需要所看重, 因此被用于夹芯抗压强度的增补工作, 以及夹芯内各种零部件的胶接、密封、填充、定位工作。
在J-60粉状发泡结构胶性能测试上, 压缩强度的测试, 在常温环境进行测试时, 试件的密度每增加0.05g/cm-3, 抗压强度的下降数值均小于3.8%;在175℃常压环境的中, 试件的密度每增加0.05g/cm-3, 抗压强度的下降数值均小于0.9%。剪切强度的检测, 常温常压下, 试件的密度每增加0.05g/cm-3, 剪切强度大的下降数值均小于1.7%;在175℃常压环境的中, 试件的密度每增加0.05g/cm-3, 剪切强度的下降数值均小于1.3%。耐久性的检测是将J-60粉状发泡胶开展多项耐介质和耐湿热老化的检测后从统计数据中综合分析出, 其强度的下降数值小于15%。
3.5 J-118带状发泡结构胶
该结构胶跟J-60粉状结构胶一样都是在高温环境中进行固化后的改性环氧树脂膜状结构胶, 其固化的过程中也会冒泡膨胀, 因此被征用来进行夹芯结构各个零件的胶接, 如在和腹板、梁、肋等处进行胶接、密封、填充等。
对于J-118带状发泡结构胶的性能测试。抗压强度的测试, 先将其加热固化成30m m×30m m×30m m的胶块后, 再室温环境下进行测试, 试件的密度每增加0.02g/c m-3, 其抗压强度的下降数值均小于2.7%。在对试件进行剪切强度的测试时, 不同温度情况下剪切强度的下降数值均小于1.0%。J-118发泡胶粘剂的耐久性能检测, 先将其跟其他的主胶配合使用后, 再将试件分别做耐热老化的测试、耐疲劳震动测试、耐介质侵泡测试、耐湿热持久应力的测试, 其耐久性能的下降数值均小于15%。
4 结语
对结构胶粘剂的部分类型开展相应性能检测后, 发现其所具备的综合性能已经能够担任国内航空航天事业发展的要求, 为更能够进一步的跟进航天技术的发展需要, 结构胶粘剂的研发还应该在耐久性能和耐高温性能上做进一步的提升。并且将胶粘剂在固化时所需的温度、时间、压力做减降工作, 尽量在保证质量的同时能够降低成本的投入, 逐渐将其向环境友好型、安全可靠性做更好的转变工作。
参考文献
[1]周宏福, 刘润山.耐高温有机胶粘剂的现状与发展[J].粘接, 2009, 13 (06) :278-280
[2]侯运城, 范君怡, 蔡永源.我国胶粘剂工业现状及应用进展[J].热固性树脂, 2009, 24 (04) :418-420
汽车车身用胶粘剂的性能要求 篇7
1.1 金属与金属之间的粘接
(1) 结构件的粘接
在车身制造过程中, 车门、侧围、发动机罩盖、车身顶盖及加强梁等结构件的金属与金属之间的连接经常采取用结构胶进行粘接的方式。结构胶指强度高, 能承受较大载荷, 且耐老化、耐疲劳、耐腐蚀, 在预期寿命内性能稳定, 适用于粘接承受强力的结构件的胶粘剂。结构胶粘接的优点是:可以减小变形、避免应力集中、减少焊点 (改善外观) 和降低生产成本等。
结构胶通常根据其固化后的剪切强度分为高强度结构胶、结构胶和半结构胶, 应根据粘接部位的强度要求选择合适强度的结构胶。
目前国内外主要胶粘剂企业的结构胶产品基本为环氧树脂型, 不同结构胶产品的性能差异较大。综合性能优良的结构胶具有韧性好、剪切剥离强度高的特点 (常温下, 剪切强度>30 MPa、剥离强度>8 N/mm、冲击剥离强度>30 N/mm) 。用该胶粘结车身钢板, 可大大提高车身的抗冲击强度。
(2) 折边处的粘接
为提高车身外观质量, 避免因点焊对车身钢板镀锌层造成的破坏, 以提高车身的耐腐蚀性, 车门、行李箱盖、发动机罩盖及侧围等处的内、外折边部位, 常以结构胶 (这种结构胶称为折边胶) 粘接的方式取代原有的点焊结构。此外, 折边胶粘接结构还具有减小变形、避免应力集中等优点。
折边胶需要有较高的强度, 以满足车身刚性的要求。目前常用的折边胶主要有两种, 即改性环氧树脂型及PVC/环氧/橡胶混合型, 国内企业生产的大多为环氧树脂型折边胶。PVC/环氧/橡胶型折边胶的主要性能:剪切强度为7~15 MPa, 80℃的剪切强度为3~7 MPa。
1.2 焊接点的密封
车身的许多结构均采用点焊连接, 焊点和接缝处容易发生腐蚀。为此, 在上述部位需涂覆点焊密封胶。点焊密封胶具有可焊接性, 在车身焊装前涂布于金属搭接焊缝处, 不影响焊接强度, 有一定的剪切强度、适宜的弹性、密封性和优异的耐腐蚀性能。点焊密封胶主要使用在没有增加强度需求的焊接部位。
点焊密封胶一般有纯橡胶型和PVC/橡胶混合型两种。目前新的闭孔发泡膨胀型密封胶已广泛使用, 使点焊密封胶的密封性能有了较大改善。
1.3 减振
为了减小汽车的振动和噪声, 在车身外板与支撑件 (如顶盖和横梁, 门板和护板, 侧围和支撑板, 发动机罩盖的内、外板) 之间均需涂覆减振密封胶, 可以起到减振、支撑和填充作用。减振胶要求具有一定的膨胀性, 以保证外板与加强板受热后能紧密结合。对于某些特殊部位, 如车门内板支撑架和门外板间, 由于间距过大, 因减振胶的流淌易产生脱胶现象, 可选用减振胶片替代减振胶。
减振胶可以分为纯橡胶型和PVC/橡胶混合型两种。纯橡胶型减振胶的阻尼性和减振性较好;PVC/橡胶混合型减振胶的减振作用较小, 主要起填充作用。随着环保要求的提高, PVC/橡胶混合型胶粘剂将逐步被淘汰。
2 车身用胶的施工性能要求及其试验方法
(1) 流淌性要求
车身相应部位涂胶完成后需经过一定的生产工序后才能固化, 同时大部分的涂胶位置为垂直立面, 一般要求涂覆于试板的车身用胶在环境温度下垂直放置24 h不流淌;同时要求在高温 (电泳线烘烤温度) 条件下保持30 min不流淌。车身用胶流淌性的试验方法如下。
在两块涂有防锈油的 (模拟实际生产状态, 下同) 试板上各涂一层胶, 形状见图1, 厚度约为3mm。在环境温度下将1块试板垂直放置24 h后, 观察胶是否流淌;将另一块试板垂直放置在一定温度 (通常选择电泳烘房温度) 的烘箱中保持30 min后, 观察胶是否流淌。
(2) 挤出量要求
胶挤出量的测试装置见图2。在1个带有小孔 (直径约3 mm) 的活塞缸内装满胶料, 开启压缩空气, 使胶料从小孔挤出。待挤出状态稳定时, 测量单位时间内挤出的胶的质量即为胶的挤出量。
车身用胶的挤出量与其粘度直接相关。粘度越大, 挤出量越小, 一般根据涂胶设备确定胶的挤出量。另外, 胶的粘度与温度有关, 由于生产车间不能保持恒温, 因此通常要求根据季节对胶的粘度进行适当调整。
(3) 抗冲洗要求
车身用胶在固化前要经过前处理及电泳线, 在此过程中会受到前处理液及电泳液的冲刷。为防止由此引起胶条发生位置移动或脱落, 车身胶条必须满足一定的抗冲洗要求。简易的抗冲洗试验方法如下。
在涂有防锈油的试板上涂两条约100 mm×10mm×3 mm的胶层, 两条胶层相距50~100 mm, 在室温下放置1 h后, 将试板垂直放置于喷嘴前, 与喷嘴的水平距离为150 mm左右, 喷嘴直径约1mm。用压力为0.5 MPa的自来水喷射胶层, 检查胶层的移动情况。合格标准为:胶层不能发生移动且不能脱胶。
(4) 与电泳漆的配套性
车身用胶不能影响电泳漆的性能, 如不允许出现因使用车身胶而引起电泳缩孔等缺陷的问题。车身用胶与电泳漆的配套性的简易试验方法如下。
在磷化板上涂覆50 mm×25 mm×3 mm的胶层, 在室温下放置30 min, 将该样板放置于2 L电泳漆槽中, 样板平行于槽底面且距底面约50 mm距离, 连续搅拌电泳槽液并浸泡24 h, 按电泳工艺要求进行电泳和烘烤。并与未涂覆胶层的空白电泳试板进行比较, 观察涂覆胶层的电泳漆试板的电泳漆膜外观是否平整、光滑, 有无缩孔现象。
(5) 固化要求
根据车身电泳烘房的温度及时间确定车身用胶需满足的固化要求。
(6) 欠烘与过烘要求
由于生产过程中不同区域的实际烘烤温度与设定烘烤温度有一定偏差, 因此要求车身用胶在过烘条件和欠烘条件下的强度与正常烘烤条件下基本一致。试验方法如下。
欠烘:将试板在低于正常烘烤温度10℃下烘烤30~60 min, 试板的剪切强度应达到正常烘烤条件下的剪切强度要求。
过烘:将试板在高于正常烘烤温度10℃下烘烤30~60 min, 试板的剪切强度应达到正常烘烤条件下的剪切强度要求。
3 车身用胶固化后的主要性能要求
3.1 结构胶
车身用结构胶固化后的主要性能要求见表1。
3.2 折边胶
车身用折边胶固化后的主要性能要求见表2。
3.3 点焊密封胶
车身用点焊密封胶固化后的主要性能要求见表3。
3.4 减振膨胀胶 (胶片)
车身用减振类胶固化后的具体要求见表4。
4 车身粘接结构常见的质量问题
4.1 由结构胶的高强度造成的车身钢板变形
这类问题常见于车身内、外钢板间隙较大的地方。车身钢板经电泳烘烤后要释放内应力, 而这时结构胶已经固化, 由于结构胶强度较高, 其粘接力阻止钢板内应力的释放, 进而导致钢板发生变形。此外, 结构胶和钢板的热膨胀系数不同, 由于结构胶的冷收缩比较大, 也会造成钢板的变形。
解决办法主要是改变涂胶的位置, 特别是涂胶的起始位置。最好选择刚度大、不易变形的折边部位作为涂覆结构胶的起始位置。
4.2 脱胶及胶片脱落
侧围与加强支架之间、车顶与横粱之间、发动机罩盖内板等处容易发生脱胶现象通常是由于间隙过小或过大导致。间隙过小, 涂胶后, 胶会溢出, 固化膨胀后不起作用。间隙偏大, 导致涂胶量不足, 胶未能充满内、外板的间隙而引起脱落。
解决办法主要是控制好间隙的大小。此外, 如间隙偏大, 可适当增加涂胶量或增加胶片厚度;如间隙偏小, 可在内、外板之间垫上固定厚度的胶片。
4.3 涂覆点焊胶的部位钢板生锈
点焊胶中含有PVC, PVC在点焊过程中容易分解产生氯化氢, 如果未及时进行涂装, 在潮湿的环境中, 就会腐蚀钢板。因此PVC类点焊胶的使用范围逐渐缩小, 特别是焊点密集区域, 尤其不宜使用PVC点焊胶, 否则更容易发生车身钢板锈蚀现象。
5 结束语
随着汽车生产技术水平的不断提高, 不仅要求汽车用密封胶有较好的性能, 还要求其具有较好的施工性能。在汽车车身焊装过程中, 根据需要正确选择车身用胶, 可以达到改进车身质量、提高效率和降低成本等目的。
摘要：胶粘剂在汽车车身制造过程中有多种用途, 如金属与金属之间的粘接、焊接点的密封和减振等。介绍了车身用结构胶、密封胶、点焊胶及减振胶 (胶片) 的施工性能要求和产品性能要求, 分析了各种胶粘剂常见的质量问题并给出了相应的解决措施。
航空用磁性胶粘剂的性能研究 篇8
关键词：镀镍碳纳米管,聚丙烯酸酯,力学性能,饱和磁化强度
随着军事科技的发展,现代航天器上通信、导航等电磁辐射体辐射源的功率越来越大,因而对电磁防护性能要求也越来越高[1]。厚度薄、质量轻、强度高是磁性复合材料的发展趋势[2,3,4,5]。高分子磁性复合材料是20世纪80年代初出现的新材料,它的出现改变了磁性材料难以应用于小型化设备的状况,拓宽了磁性材料在工业上的应用,引领了磁性功能材料的变革[6,7,8,9]。目前,国内外研究的磁性胶大多以热固性树脂为主,如环氧树脂等[10,11]。热固性树脂基体具有较高的粘附性和耐热性,但难修复。而热塑性树脂基体不需固化,方便修复。其中聚丙烯酸酯作为一种常见的热塑性树脂具有粘接范围广泛、耐光性和耐水性好、使用方便的优点。如用聚丙烯酸酯为磁性胶的基体,将大大提高磁性胶的粘接效率和便捷性[12],但是以聚丙烯酸酯为基体的磁性胶的研究很少见报道。
本实验研究了一种新型磁性胶,以聚丙烯酸酯(PSA)为树脂基体,以Ni/CNTs为磁性填料,制备了Ni/CNTs/PSA,观察了Ni/CNTs及磁性压敏胶的微观形貌,并对Ni/CNTs含量与磁性压敏胶磁性能、力学性能的关系进行了分析。
1 实验
1.1 实验原料
丙烯酸甲酯(MA)纯度99.0%,丙烯酸丁酯(BA)纯度99.0%,丙烯酸(AA)纯度99.0%,丙烯酸羟乙酯(HEA)纯度99.0%,2-丁酮(MEK)分析纯,偶氮二异丁腈(AIBN)分析纯,国药集团化学试剂有限公司;松香树脂,工业级,西安化学试剂厂;碳纳米管(CNTs),工业级,成都爱法纳米技术有限公司;氢氧化钠(NaOH)、氯化亚锡(SnCl2)、氯化钯(PdCl2)、硼酸(H3BO3)、DL-苹果酸(C4H6O5)、六水合硫酸镍(NiSO4·6H2O)、一水合次磷酸钠(NaH2PO2·H2O)、盐酸(HCl)质量分数36%、氨水(NH3·H2O)质量分数28%,国药集团化学试剂有限公司。
1.2 实验工艺
1.2.1 PSA的合成工艺
将适量的MEK加入到四口烧瓶中,升温至75 ℃,加入全部反应单体(MA 30.0g、BA 70.0g、AA 9.0g及HEA3.0g)及引发剂AIBN (0.6g),升温至80 ℃,反应3.0h生成无色透明黏稠液体,然后加入适量松香树脂(20.0g),保温1.0h降温冷却,过滤出料即可。
1.2.2 Ni/CNTs的制备工艺
将原始CNTs在HNO3溶液中回流处理48.0h,然后在HCl溶液回流处理24.0h,最后在马弗炉中500 ℃ 焙烧2.0h,得到纯化CNTs。
将一定量的纯化CNTs加到适量NaOH溶液中搅拌0.5h进行粗化处理,过滤洗涤后加入SnCl2和HCl的敏化液进行敏化处理,充分洗涤后加入PbCl2和HCl的活化液中进行活化处理。活化后的CNTs洗涤干燥后加到NaH2PO2·H2O溶液中,再滴加NiSO4·6H2O进行反应。主盐(NiSO4·6H2O)质量浓度为25g/L,还原剂(NaH2PO2·H2O)质量浓度为25g/L,络合剂(DL-苹果酸和硼酸)质量浓度为50g/L,反应体系pH值在7~9之间,反应温度为70 ℃。所得的固体经水洗至中性,100 ℃干燥箱烘干,即得Ni/CNTs。
1.2.3 Ni/CNTs/PSA的制备工艺
将一定量的PSA溶解在适量的MEK中,然后加入一定量的Ni/CNTs,搅拌60min后超声波分散6.0h,最后去除溶液即得Ni/CNTs/PSA。
1.3 实验设备
可控速电动搅拌器,FA25型,金坛市医疗仪器厂;电热恒温鼓风干燥箱,DHG9140B型,上海安亭科学仪器有限公司;超声波清洗仪器,KQ-300DE型,昆山超声仪器厂;扫描电镜,JSM-6390A型,日本电子株式会社;透射电镜,H-600型,日本HITACHI公司;振动样品磁强计,Lake Shore 7307型,南京大学仪器厂;计算机控制电子拉力试验机,CMT-8502型,深圳市三思有限公司。
2 结果与讨论
2.1 原始CNTs与纯化CNTs的微观结构
图1(a)、(b)分别是原始CNTs和纯化CNTs的TEM图。
从图1(a)中可以看出,CNTs互相缠绕在一起,其管长达数微米,直径大约为50nm,且CNTs外有一些黑色的块状物和许多暗色颗粒,黑色的块状物即为无定形碳,暗色颗粒则为金属催化剂纳米粒子,这些杂质的存在造成CNTs缠绕在一起,严重影响CNTs在树脂基体中的均匀分散。因此,必须将CNTs表面的杂质去除;从图1(b)中可以看到,黑色的块状物消失,CNTs管外的暗色颗粒被较好地除去,表明获得了纯净的CNTs。
2.2 Ni/CNTs的微观结构
图2(a)、(b)分别是纯化CNTs和Ni/CNTs的SEM图。图2(a)显示纯化CNTs相互间较疏松,互相缠绕在一起的情况明显改善,这是由于纯化改性后,CNTs的分散性得到了提高。从图2(b)中可以看到许多白色的圆状物质,这些白色物质就是镍粒子。这些镍粒子分布在纯化CNTs上,将纯化CNTs包覆得较严实,可以估算出Ni/CNTs的直径在150nm左右,因此可以计算出Ni/CNTs上所镀镍层的厚度大约为50nm。
为了分析Ni/CNTs上Ni的含量,对Ni/CNTs进行能谱分析。图3 为Ni/CNTs的EDS分析图,可以看出Ni/CNTs主要由C、O、P、Ni元素组成。表1为EDS谱图所对应的Ni/CNTs中各元素的质量分数。从表1中可知,C、O、P、Ni元素的质量分数分别为20.23%、5.21%、5.23% 和69.33%。Ni/CNTs的EDS分析表明CNTs表面镀上大量的镍粒子,证明用化学镀的方法成功制备了Ni/CNTs。
2.3 Ni/CNTs/PSA的微观结构
图4 为Ni/CNTs/PSA在液氮中浸泡后脆断的横截面的SEM图,其中Ni/CNTs的含量为3.0%(体积分数)。图4中白色亮点是磁性填料Ni/CNTs,由于观察的是Ni/CNTs/PSA的横截面,所以管状的Ni/CNTs显示为白色的亮点,深色区域为聚丙烯酸酯PSA。从图4中可以看到Ni/CNTs均匀分散在聚丙烯酸酯树脂基体中,形成了良好的网络结构,有利于Ni/CNTs/PSA饱和磁化强度(Ms)的提高。
2.4 Ni/CNTs/PSA的磁性能分析
图5是Ni/CNTs/PSA的磁滞回线图,a、b、c三条曲线分别对应Ni/CNTs含量为3.0%、6.0%、9.0%(体积分数)的Ni/CNTs/PSA。从图5中可知,Ni/CNTs/PSA的饱和磁化强度(Ms)随Ni/CNTs含量的增加而增加,Ni/CNTs的含量为3.0%、6.0%、9.0%(体积分数)的Ni/CNTs/PSA的Ms分别为11.2emu/g、15.6emu/g和25.6emu/g。这是因为Ni/CNTs/PSA中PSA没有磁性,有磁性的是填料Ni/CNTs,Ni/CNTs/PSA的Ms主要由Ni/CNTs含量决定,所以Ni/CNTs/PSA的Ms随Ni/CNTs含量的增加而增加。
2.5 Ni/CNTs/PSA的力学性能分析
图6是Ni/CNTs/PSA 180°剥离强度及剪切强度与Ni/CNTs含量的关系图。图6中曲线(a)显示Ni/CNTs/PSA的剥离强度随着Ni/CNTs含量的增加而逐渐降低,从1.169kN/m下降到0.188kN/m,压敏胶的剥离强度主要由树脂的粘合力决定。Ni/CNTs的加入使得PSA本体粘度变大,不利于其在被粘物表面的流动和润湿,从而降低了界面粘合力。Ni/CNTs/PSA的剪切强度随着Ni/CNTs含量的增加先增大后降低,Ni/CNTs含量为3.0% (体积分数)时,Ni/CNTs/PSA的剪切强度最大,为0.729 MPa,剥离强度为0.908kN/m。
3 结论
超级纳米胶粘剂用沙子石粉赚大钱 篇9
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