環(huán)氧樹脂膠粘劑是一種使用歷史較久,用途極其廣泛的膠粘劑。由于其強(qiáng)度、多樣性和對多種多樣的被粘表面具有優(yōu)異的粘合力,環(huán)氧樹脂膠粘劑得到了廣泛用戶的認(rèn)同。它們已經(jīng)參與和加快了某些工業(yè)部門的技術(shù)革命。環(huán)氧樹脂可用于粘接金屬、玻璃、陶瓷、許多塑料、木材、混凝土及其他一些表面。在美國生產(chǎn)的環(huán)氧樹脂中,10%以上用作膠粘劑。
水基環(huán)氧樹脂膠粘劑具有下列重要特點(diǎn)。
(1)良好的粘合性: 由于含有環(huán)氧基、羥基、胺基及其他極性基團(tuán),環(huán)氧樹脂對金屬、玻璃和陶瓷等材料具有高粘合力。它們能配制成低粘度的混合物,從而改善潤濕、鋪展與滲透作用。多樣性的官能團(tuán)也賦予它們在金屬和塑料之問有良好的親合性。如環(huán)氧樹脂可用于粘接印刷電路中的銅與酚醛層壓板。
(2)內(nèi)聚性強(qiáng): 當(dāng)樹脂適度固化時,在膠合面內(nèi)的內(nèi)聚強(qiáng)度足夠大,同時在環(huán)氧與其他材料間的粘合力又足夠好,以至于在應(yīng)力下的破壞常常發(fā)生于被粘物之一,而不是環(huán)氧樹脂或粘接界面。例如,這種情況發(fā)生于玻璃和鋁以及較弱混凝土與木材之類的被粘物。
(3)100%的固含量:與酚醛或某些其他樹脂膠粘劑不同,環(huán)氧樹脂固化時并不釋放反應(yīng)水或其他縮合副產(chǎn)物。這就使得粘接只需要接觸壓力或者完全不需要壓力。此外,因為不需要脫除水或揮發(fā)性溶劑,環(huán)氧樹脂可方便地用于金屬與玻璃等表面的粘接或裝配。
(4)低收縮率:環(huán)氧樹脂固化時的收縮率比丙烯酸系和聚酯類等膠粘劑要低得多,因此其膠合面的應(yīng)變較小,而粘接較強(qiáng)。其收縮率還可通過加入氧化硅、鋁及其他無機(jī)填料而進(jìn)一步降低。
(5)低蠕變性:像其他熱固性樹脂一樣,固化的環(huán)氧樹脂在長期應(yīng)力作用下能保持其形狀,其保持性比熱塑性膠(如聚乙酸乙烯等)好。
(6)耐潮性與耐溶劑性:與蛋白質(zhì)、淀粉、糊精、樹膠及聚乙烯醇不同,環(huán)氧樹脂對潮氣不敏感。它們也有杰出的耐溶劑性。它們是電機(jī)等方面常用的有效熱包埋或灌封膠。
(7)易改性性: 環(huán)氧膠的性質(zhì)有多種途徑改善,例如,選擇不同的基礎(chǔ)樹脂和固化劑,同其他樹脂共混或合金化,同填料配合等。
(8)能在較低溫度下固化: 在室溫或更低溫度下于5min內(nèi)固化的環(huán)氧膠,也能通過選擇特殊固化劑配制而成。
(9)耐溫范圍寬:特別配制的環(huán)氧樹脂膠,既能用于低溫下,也能在高溫環(huán)境(超過260℃)下連續(xù)使用。
環(huán)氧樹脂的主要缺點(diǎn)如下。
(1)毒性有些環(huán)氧樹脂和稀釋劑能引起皮膚炎。有些胺類固化劑有毒。但固化的環(huán)氧對健康無害。
(2)使用和貯存壽命低 大多數(shù)雙組分環(huán)氧膠粘劑必須在用前混合不久后使用。有些薄膜和膠帶膠粘劑必須在低溫下貯存以延長壽命,但這會部分犧牲它們的方便易用性與可靠性優(yōu)點(diǎn)。
(3)成本偏高 環(huán)氧樹脂并不便宜;但因它們的粘合面較薄,其在大多數(shù)工業(yè)產(chǎn)品裝配總成本中所占比例并不算高。
發(fā)展前景:隨著時代的發(fā)展,對膠粘劑的要求越來越高。諸如,為適應(yīng)環(huán)保要求,膠粘劑應(yīng)無污染,對操作人員無毒無刺激性;為適應(yīng)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,要求盡量完美的高性能;為適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展,要求生產(chǎn)效率高,使用簡便;為適應(yīng)市場競爭,要求成本低,價格低等。水基環(huán)氧膠粘劑正是適應(yīng)上述要求而開發(fā)的。
水基環(huán)氧膠粘劑可分為水溶液型和水性分散液或乳液型兩大類。前者由于不可能制備出高固含量產(chǎn)品,含水量高,水分蒸發(fā)困難,能耗大,作為膠粘劑很少使用。而水乳液型可以做到高固含量,低粘度,水分較易揮發(fā),施工方便,所以發(fā)展很快,得到越來越廣泛的應(yīng)用。