建筑结构胶种类和使用

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建筑结构胶综述

1. 胶粘剂的概述
1.1概述：胶粘剂又称粘合剂、粘结剂，是一种具有优良粘合性能的物质。它能
在两种物体表面之间形成薄膜，使之粘结在一起，其形态通常为液态和膏状。胶
粘剂的应用领域非常广泛，涉及建筑、包装、航天、航空、电子、汽车、机械设
备、医疗卫生、轻纺等国民经济的各个领域。

1.2发展历史
1.2.1早在数千年之前人类就已经开始使用粘土和淀粉以及松香当作胶粘剂来使
用。两千年前的秦朝用糯米浆与石灰作砂浆粘合长城的基石，使万里长城成为中
华民族伟大文明的象征之一。
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1.2.2秦俑博物馆中出土的大型彩绘铜车马的制造中，用了磷酸盐无机胶黏剂。
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1.2.3 公元前2000年东汉时期用糯米浆糊制成棺木密封胶，配以防腐剂，使马
王堆古尸出土时肌肉及关节仍有弹性,足见中国胶结技术之高超。到上世纪初，
合成酚醛树脂的发明，开创了胶粘剂的现代发展史。目前，与合成高分子材料的
产量比较，胶黏剂只占第五位，但年增长速度则居第一。目前，胶黏剂的应用已
渗入到国民经济中的各个部门,成为工业生产中不可缺少的技术，在高技术领域
中的应用也十分广泛。

1.2.4 汽车结构件粘接

1.2.5
粘结剂在航天领域的使用，由原来的非结构件到结构件再到受力件甚至整

个机体运用的越来越广泛。
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2. 胶粘剂的组成和分类
2.1 胶粘剂的组成
胶粘剂一般多为有机合成材料，通常是由粘结料、固化剂、增塑剂、稀释剂及填
充剂和改性材料等原料经配制而成。

粘结料：
粘结料也称粘结物质，是胶粘剂中的主要成分，它对胶粘剂的性能，

如胶结强度、耐热性、韧性、耐介质性等起决定作用。

固化剂：
固化剂是促使粘结料进行化学反应，加快胶粘剂固化产生胶结强度的

一种物质。

增塑剂： 增塑剂也称增韧剂，它主要是可以改善胶粘剂的韧性，提高胶结接头
的抗剥离、抗冲击能力以及耐寒性等。
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稀释剂：
稀释剂也称溶剂，主要对胶粘剂起稀释分散、降低粘度的作用，使其

便于施工，并能增加胶粘剂与被胶粘材料的浸润能力，以及延长胶粘剂的使用寿
命。

填充剂：
填充剂也称填料，一般在胶粘剂中不与其他组分发生化学反应。其作

用是增加胶粘剂的稠度，降低膨胀系数，减少收缩性，提高胶结层的抗冲击韧性
和机械强度。

改性剂：
改性剂一般为了改善胶粘剂某一方面的性能。

2.2 按强度特性分类
结构型胶粘剂：胶结强度高，至少与被胶结物本身的材料强度相当。需耐油、耐
热、耐水、耐腐蚀等。

非结构型胶黏剂：有一定的强度，但不能承受较大的力，只起定位作用。
次结构型胶黏剂：其物理力学性能介于上述两者之间。
2.3 按固化条件分类
溶剂型：涂于表面，挥发后形成粘合膜发挥粘结力。如聚苯乙烯、丁苯。
反应型：分室温固化胶粘剂、低温固化胶粘剂、高温固化胶粘剂、光敏固化胶粘
剂、电子束固化胶粘剂等，如环氧树脂、酚醛、硅橡胶等。
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热熔型：通过加热熔合，经冷却挥发后形成粘结力。如：松香、虫胶、
石蜡。

3. 常用结构胶粘剂的品种、特性及应用
3.1 环氧树脂胶粘剂
环氧树脂胶粘剂（俗称“万能胶”）品种很多，目前产量最大、使用最广的为双
酚A醚型环氧树脂，是以二酚基丙烷和环氧烷在碱性条件下缩聚而成，再加入
适量的固化剂，在一定条件下，固化成网状结构的固化物并将两种被粘物体牢牢
粘结为一整体。

环氧树脂胶的特性
（
1)粘结强度高，与大多数材料具有优良的粘附性；可用不同固化剂在室温或加

温条件下固化；(2)不含溶剂，能在接触压力下固化，反应过程中不放出小分子，
收缩率小。(3)固化后产物具有良好的耐腐蚀性、电绝缘性、耐水性、耐油性等。
（4）和其他高分子材料及填料的混溶性好，便于改性。针对环氧树脂的脆性，
常用适当分子质量的聚合物为增韧剂。增加其韧性，提高其胶接强度。在环氧树
脂分子主链引入耐温树脂链，提高其耐温性。

缺点：（1）不增韧时固化物一般偏脆、抗剥离、抗开裂、抗冲击性能差（2）对
极性小的分子（聚乙烯、聚丙烯）以及油性金属粘结能力差。（3）具有不同程
度的毒性和刺激性，施工操作时应该注意通风和防护。（4） 固化放热，耐候性
一般。

3.2 聚氨酯胶粘剂
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优点：优良的粘接性能、对多种基材的粘接适应性、韧性可调节、 粘合工艺简
便、优良的稳定性。耐疲劳能力好、具有较好的灵活性，耐低温性特别好,相对
来说价格很低。

缺点： 固化时间慢，毒性较大，粘结性能相对环氧树脂来说强度较低，耐高温
性能差，保存期限较短。

应用范围:比较适用于塑料和橡胶材料的粘结。（制鞋业等）
3.3 丙烯酸酯类胶粘剂
胶
可分为两种类型：一类是热塑性聚丙烯酸酯，或丙烯酸酯与其他单体的共聚

物类胶粘剂，称为非反应性的胶粘剂；另一类是反应性丙烯酸酯类胶粘剂，胶接
时经化学反应而固化。

3.3.1 非反应型
代表胶粘剂为α-氰基丙烯酸系胶粘剂，俗称“万能胶”，市场上出售的501胶、
502胶、504胶就属于该系列。对金属和非金属材料均有很高的粘接强度，可用
手工或机械施工，使用方便。

缺点：抗冲击性差，耐热性，耐久性，耐水耐潮性能相差。只能在70°-80°以
下使用。固化速度太快，难以大面积粘结。存储时间短，大约半年时间。无毒但
是对人体黏膜有伤害。

3.3.2反应型丙烯酸酯类胶粘剂
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优点：抗剥离强度高，剪切强度高，抗冲击性能好。
缺点：耐溶剂性能低，耐温性低。有刺激性气味，较脆，有稍微毒性。
4. 对于FRP管材与钢管胶接胶粘剂的选用
4.1 FRP管连接试验要求
1. 粘结强度：环氧树脂>丙烯酸酯胶>聚氨酯胶粘剂。三种胶水胶粘剂都可以满
足要求，优先选择环氧树脂胶粘剂。

2. 剥离强度：环氧树脂>聚氨酯>丙烯酸酯 优先选择环氧树脂胶粘剂。
3.
3. 耐腐蚀耐溶剂性能：环氧树脂胶粘剂>丙烯酸酯胶粘剂>聚氨酯胶粘剂，优先
选择环氧树脂胶粘剂。

4.
4.抗冲击性与韧性：环氧树脂胶粘结剂>聚氨酯胶粘剂>丙烯酸酯胶粘剂，优先
选择环氧树脂胶。

5.
5.耐温范围：环氧树脂胶胶粘剂>丙烯酸胶粘剂>聚氨酯胶粘剂，优先选择环氧树
脂胶粘剂。

综上诉述环氧树脂胶粘剂是FRP管材与钢管胶结最合适一种胶水，确定为环氧
树脂胶粘剂。
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性能对比
性能
单组份环氧树脂 双组分环氧树脂 丙烯酸酯 聚氨酯 氰基丙烯
酸酯

搭接剪
切强度
-金属

高 高 中 低 中

搭接剪
切强度
-塑料

中 中 高 中 高

搭接剪
切强度
-油性
金属

低 低 高 低 低

剥离强
度
高 高 中 中 低

抗冲击
与韧性
较高 较高 较低 中 低

耐温范
围
高 高 中 低 低

耐溶剂
性
高 高 中 低 较低

保存期
限
低 高 中 低 较高

安全性 中 中 低 低 中
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5. 3M scotch-Weld Epoxy Adhesives DP-460环氧树脂胶粘
剂性能介绍

产品性能 3M DP-460
颜色 灰白色
配合比 2:1
使用期限 1h
邵氏硬度 75-80
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铝与铝搭接强度 31Mpa
铜与铜重叠剪切强度 27.579Mpa
不锈钢重叠剪切强度 27.579Mpa
冷轧钢重叠剪切强度 24.13Mpa
镀锌钢重叠剪切强度 13.789Mpa

铝与铝在不同温度下的重叠剪切强度
温度 剪切强度
-55℃
31Mpa
23℃ 31Mpa
82℃（15min） 4.826Mpa
82℃(30min） 6.894Mpa
82℃（60min） 9.652Mpa
82℃（4h） 17.236Mpa
121℃(15min) 1.516 Mpa

铝材料胶结抗剥离测试（胶层厚度0.43mm）
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温度 DP-460
-55℃ 5-10KN/m
23℃ 60KN/m
82℃ 3-5KN/m

材料/胶层厚度 DP-460
铝（0.43mm） 60KN/m
铝（0.2mm） 50KN/m
冷轧钢（0.43mm） 40KN/m
冷轧钢（表面化学侵蚀/胶层0.43mm） 25KN/m

铝材料重叠胶结抗腐蚀性能
环境 条件 重叠剪切强度
23℃/50RH 30d 35.85Mpa
水蒸汽 49℃/100％RH,30d 93℃/100％RH,14d 31Mpa
21.37Mpa
蒸馏水 23℃， 沉浸30d， 35.16Mpa