環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。由于其強度、多樣性和對多種多樣的被粘表面具有優異的粘合力,環氧樹脂膠粘劑得到了廣泛用戶的認同。它們已經參與和加快了某些工業部門的技術革命。環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。在美國生產的環氧樹脂中,10%以上用作膠粘劑。
水基環氧樹脂膠粘劑具有下列重要特點。
(1)良好的粘合性: 由于含有環氧基、羥基、胺基及其他極性基團,環氧樹脂對金屬、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。多樣性的官能團也賦予它們在金屬和塑料之問有良好的親合性。如環氧樹脂可用于粘接印刷電路中的銅與酚醛層壓板。
(2)內聚性強: 當樹脂適度固化時,在膠合面內的內聚強度足夠大,同時在環氧與其他材料間的粘合力又足夠好,以至于在應力下的破壞常常發生于被粘物之一,而不是環氧樹脂或粘接界面。例如,這種情況發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,環氧樹脂固化時并不釋放反應水或其他縮合副產物。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性溶劑,環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,因此其膠合面的應變較小,而粘接較強。其收縮率還可通過加入氧化硅、鋁及其他無機填料而進一步降低。
(5)低蠕變性:像其他熱固性樹脂一樣,固化的環氧樹脂在長期應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、淀粉、糊精、樹膠及聚乙烯醇不同,環氧樹脂對潮氣不敏感。它們也有杰出的耐溶劑性。它們是電機等方面常用的有效熱包埋或灌封膠。
(7)易改性性: 環氧膠的性質有多種途徑改善,例如,選擇不同的基礎樹脂和固化劑,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內固化的環氧膠,也能通過選擇特殊固化劑配制而成。
(9)耐溫范圍寬:特別配制的環氧樹脂膠,既能用于低溫下,也能在高溫環境(超過260℃)下連續使用。
環氧樹脂的主要缺點如下。
(1)毒性有些環氧樹脂和稀釋劑能引起皮膚炎。有些胺類固化劑有毒。但固化的環氧對健康無害。
(2)使用和貯存壽命低 大多數雙組分環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點。
(3)成本偏高 環氧樹脂并不便宜;但因它們的粘合面較薄,其在大多數工業產品裝配總成本中所占比例并不算高。
發展前景:隨著時代的發展,對膠粘劑的要求越來越高。諸如,為適應環保要求,膠粘劑應無污染,對操作人員無毒無刺激性;為適應科學技術的發展,要求盡量完美的高性能;為適應現代工業發展,要求生產效率高,使用簡便;為適應市場競爭,要求成本低,價格低等。水基環氧膠粘劑正是適應上述要求而開發的。
水基環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品,含水量高,水分蒸發困難,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,施工方便,所以發展很快,得到越來越廣泛的應用。