环氧树脂胶粘剂是一种使用历史较久,用途极其广泛的胶粘剂。由于其强度、多样性和对多种多样的被粘表面具有优异的粘合力,环氧树脂胶粘剂得到了广泛用户的认同。它们已经参与和加快了某些工业部门的技术革命。环氧树脂可用于粘接金属、玻璃、陶瓷、许多塑料、木材、混凝土及其他一些表面。在美国生产的环氧树脂中,10%以上用作胶粘剂。
水基环氧树脂胶粘剂具有下列重要特点。
(1)良好的粘合性: 由于含有环氧基、羟基、胺基及其他极性基团,环氧树脂对金属、玻璃和陶瓷等材料具有高粘合力。它们能配制成低粘度的混合物,从而改善润湿、铺展与渗透作用。多样性的官能团也赋予它们在金属和塑料之问有良好的亲合性。如环氧树脂可用于粘接印刷电路中的铜与酚醛层压板。
(2)内聚性强: 当树脂适度固化时,在胶合面内的内聚强度足够大,同时在环氧与其他材料间的粘合力又足够好,以至于在应力下的破坏常常发生于被粘物之一,而不是环氧树脂或粘接界面。例如,这种情况发生于玻璃和铝以及较弱混凝土与木材之类的被粘物。
(3)100%的固含量:与酚醛或某些其他树脂胶粘剂不同,环氧树脂固化时并不释放反应水或其他缩合副产物。这就使得粘接只需要接触压力或者完全不需要压力。此外,因为不需要脱除水或挥发性溶剂,环氧树脂可方便地用于金属与玻璃等表面的粘接或装配。
(4)低收缩率:环氧树脂固化时的收缩率比丙烯酸系和聚酯类等胶粘剂要低得多,因此其胶合面的应变较小,而粘接较强。其收缩率还可通过加入氧化硅、铝及其他无机填料而进一步降低。
(5)低蠕变性:像其他热固性树脂一样,固化的环氧树脂在长期应力作用下能保持其形状,其保持性比热塑性胶(如聚乙酸乙烯等)好。
(6)耐潮性与耐溶剂性:与蛋白质、淀粉、糊精、树胶及聚乙烯醇不同,环氧树脂对潮气不敏感。它们也有杰出的耐溶剂性。它们是电机等方面常用的有效热包埋或灌封胶。
(7)易改性性: 环氧胶的性质有多种途径改善,例如,选择不同的基础树脂和固化剂,同其他树脂共混或合金化,同填料配合等。
(8)能在较低温度下固化: 在室温或更低温度下于5min内固化的环氧胶,也能通过选择特殊固化剂配制而成。
(9)耐温范围宽:特别配制的环氧树脂胶,既能用于低温下,也能在高温环境(超过260℃)下连续使用。
环氧树脂的主要缺点如下。
(1)毒性有些环氧树脂和稀释剂能引起皮肤炎。有些胺类固化剂有毒。但固化的环氧对健康无害。
(2)使用和贮存寿命低 大多数双组分环氧胶粘剂必须在用前混合不久后使用。有些薄膜和胶带胶粘剂必须在低温下贮存以延长寿命,但这会部分牺牲它们的方便易用性与可靠性优点。
(3)成本偏高 环氧树脂并不便宜;但因它们的粘合面较薄,其在大多数工业产品装配总成本中所占比例并不算高。
发展前景:随着时代的发展,对胶粘剂的要求越来越高。诸如,为适应环保要求,胶粘剂应无污染,对操作人员无毒无刺激性;为适应科学技术的发展,要求尽量完美的高性能;为适应现代工业发展,要求生产效率高,使用简便;为适应市场竞争,要求成本低,价格低等。水基环氧胶粘剂正是适应上述要求而开发的。
水基环氧胶粘剂可分为水溶液型和水性分散液或乳液型两大类。前者由于不可能制备出高固含量产品,含水量高,水分蒸发困难,能耗大,作为胶粘剂很少使用。而水乳液型可以做到高固含量,低粘度,水分较易挥发,施工方便,所以发展很快,得到越来越广泛的应用。