膠黏劑的現狀與發展趨勢

二十世紀90年代，國外建材行業中膠黏劑產品發展迅速，年平均增長率已經達到3%，且實現了新的技術突破。通過引進、吸收和創新等手段，我國膠黏劑產品的研究、生產和推廣應用呈現出欣欣向榮之景象，新品種不斷出現，本世紀我國膠黏劑產品年平均增長率更是達到20%左右。當前，膠黏劑已成為我國建材行業中的主要材料之一。隨著建筑業對材料耐候、抗老化、耐腐蝕和環保等性能要求的不斷提高，膠黏劑的配制技術和生產工藝不斷進步，新產品種類越來越多[1]。

本文主要介紹膠黏劑的定義、分類、研究進展和應用現狀，并重點介紹膠黏劑在建筑加固工程的應用，希望其內容對膠黏劑的發展有所裨益。

2 膠黏劑的定義

膠黏劑又稱為黏合劑[2]，是通過界面黏附、內聚、咬合和摩擦等作用使兩種或兩種以上部件連接在一起共同受力（或發揮功能性作用）的材料，它可以是天然的，也可以是人工制備的，可以是無機的、有機的，也可以是無機-有機復合的。簡而言之，膠黏劑就是通過黏合作用，能使被黏物體結合在一起的材料。

3 膠黏劑的分類

按照材料屬性，膠黏劑可以分為天然膠黏劑和人工膠黏劑。天然膠黏劑是將自然界物質直接作為膠黏劑，或經簡單加工得到的膠黏劑，如可以從動植物膠中提取一些成分，經加工得到膠黏劑。人工膠黏劑主要指采用化工原料加工而成的膠黏劑，常見的有合成樹脂基、水玻璃基、水泥基、石膏基膠黏劑等[5]。

按照用途劃分，建材行業中的膠黏劑主要有建筑膠黏劑和裝飾膠黏劑兩類。建筑膠黏劑常用于建筑物中的結構承重部位，其主要成分為聚氨酯、瀝青或硅酮和水泥等[3]。裝飾膠黏劑常用于室內裝修、門窗和地下室等部位，市場上主要是氯丁橡膠膠黏劑和水泥基膠黏劑。

按照使用性能，可以把建材行業中的膠黏劑劃分為六種類型，具體為：無溶劑液體膠黏劑、熱熔性膠黏劑、乳液型膠黏劑、水溶性膠黏劑、溶劑型膠黏劑和水泥基干混料型膠黏劑[4]。其中，無溶劑液體膠黏劑最為常見，如環氧樹脂膠黏劑等。常見的熱熔性膠黏劑有聚丙烯酸酯膠黏劑和聚苯乙烯膠黏劑等。常見的乳液型膠黏劑有氯化橡膠膠黏劑和各種樹脂型膠黏劑。常見的水溶性膠黏劑有乙烯醇膠黏劑等。常見的溶劑型膠黏劑有丁基橡膠膠黏劑等。水泥基干混料型膠黏劑使用時只要在現場按比例加水攪拌均勻即可，施工后隨著水泥的水化逐漸凝結、硬化和產生強度。常見的水泥基干混料型膠黏劑有保溫材料膠黏劑、瓷磚膠和加固材料膠黏劑等。

4 膠黏劑的研究進展

在建筑建材行業中，膠黏劑應用范圍較廣，市場潛力和發展前景良好。嚴義芳等[6]利用廢舊聚苯乙烯泡沫塑料制備的乳液膠黏劑，以性能穩定、環保無污染、黏度高和成本低等優點而得到肯定。韓建祥等[7]以聚醚二元醇（PPG）、改性MDI（4,4′-二苯基甲烷二異氰酸酯）、PAPI（多苯基多異氰酸酯）、1,4-BDO（1,4-丁二醇）和環保型PU潛固化劑等為主要原料，制得無溶劑型單組分聚氨酯（PU）膠黏劑，該膠黏度粘度適中、可操作性良好、固化速率較快，其強度和韌性俱佳。郝娟等[8]以環氧大豆油（ESO）為環氧樹脂（EP）的增塑劑、環氧氯丙烷（ECH）和丙烯腈（AN）改性己二胺[9]為固化劑，制得SO改性EP膠黏劑[10]。ESO是一種高增韌性、高耐熱性的環保型增塑劑[11]，其會使EP 膠黏劑的透明性、柔韌性和耐高（低）溫性能俱佳，而且更環保。

可見，盡可能利用天然材料，降低粘度，改善粘結強度和韌性，擴展使用溫度范圍，提高環保性等，是建筑膠黏劑的研發工作者的目標。

5 膠黏劑在建筑行業中的應用

膠黏劑在建筑領域用途廣泛，發揮著重要作用。下面列舉部分應用實例。

5.1 建筑保溫材料膠黏劑

膨脹聚苯板膠黏劑是建筑外墻外保溫裝飾系統（EIFS）的重要組成部分。外墻保溫裝飾系統是集保溫隔熱、隔聲、裝飾性為一體的環保型輕質非承重型外維護建筑墻體系統。目前工程中常使用的EIFS有膠粉聚苯顆粒外墻外保溫系統和膨脹聚苯板薄抹灰外墻外保溫系統兩種類型。羅地亞公司提供的膨脹聚苯板膠黏劑配方如表1。

表1 羅地亞公司聚苯板膠黏劑配方

 

注：攪拌時的加水量為干混料重量的24%左右。

5.2 瓷磚膠粘劑

傳統的瓷磚（包括大理石、花崗巖等石材）粘貼，常以水泥（或水泥砂漿）加少許聚乙烯醇縮醛膠（107膠和801膠等）作為膠黏劑。由于傳統膠黏劑性能的局限性，瓷磚空鼓、錯位甚至脫落的現象時常發生，粘貼層的滲水問題嚴重，安全隱患不可忽視。而近來利用可再分散乳膠粉、纖維素醚等研制的磁磚粘貼用水泥基膠黏劑很好地解決了該問題。目前市場上商用的瓷磚膠黏劑已有好幾種類型，如表2。

表2 商品瓷磚膠黏劑的種類和性能

 

5.3 混凝土界面處理劑

混凝土界面處理劑也屬于膠黏劑，它是一種增強混凝土與后續施工層（如找平層、抹面層、瓷磚粘貼層）之間粘結強度的特殊材料?；炷两缑嫣幚韯┲饕糜谔幚砘炷?、加氣混凝土、粉煤灰砌塊（磚）和燒結磚等的表面，增強粘結力，有效解決這些表面因光滑或因吸水太快而引起后續施工層不易黏結，施工后容易空鼓和開裂等的問題。這種界面處理劑的應用，完全可以取代傳統的混凝土表面鑿毛工序，省時省力，效果良好。

5.4 膠黏劑在建筑加固工程的應用

5.4.1 粘接加固

顧名思義，粘接加固就是采用膠黏劑粘接，將補強加固用的鋼板或型材，或者是其他補強材料( 如碳纖維、芳綸、氯綸) 牢固粘接在鋼筋混凝土構件（如梁、柱、節點、托架板面、隧道及拱形頂等）上形成完整的一體。目前已經采用粘接加固的工程均獲得滿意結果。以梁為例，被加固的梁可以是建筑物上的普通承重梁，也可以是起重吊車用梁，還可以是公路橋梁的梁及板梁、鐵路橋的鋼筋混凝土梁等。通過精心設計和施工，加固補強后的效果非常理想。粘接加固常用的膠黏劑有碳纖維用膠黏劑、粘鋼用膠黏劑和錨固用膠黏劑等，它們的性能各異，具體如表3。

表3建筑結構粘接加固用膠黏劑

 

5.4.2 植筋

利用膠黏劑可將螺栓、鋼筋、塑料桿等錨固件根植于混凝土、巖石、磚和石材等基材中。這種根植工藝也稱“植筋”。

5.4.3 灌注與修補

膠黏劑可用于一般構件中裂紋的封堵（修補），防止裂縫繼續擴大，使構件達到原來的設計要求。在建筑、水力和軍事工程中，都有利用膠黏劑灌注和修補結構裂縫的應用實例。

5.4.4 其他方面

除了以上三個方面外，膠黏劑在工程的應急搶險、防水堵漏、密封防潮以及防腐蝕等方面都有較好的應用前景。

膠黏劑綜合了化學、力學、材料、結構和光電等方面的先進技術成果，應用于建筑結構鋼補強、錨栓植筋、現場灌注施工上，顯示出其突出的優點與應用重要性。膠黏劑的廣泛應用，不僅為建筑和相關行業帶來了技術革新，也為國內膠黏劑行業創造了巨大的經濟效益，社會效益明顯。

6 結語

膠黏劑作為建材行業的成員之一，正在受到研究、開發和生產應用者的普遍關注。隨著結構修復和加固需求量的增加，以及裝配式建筑（橋梁）結構的興起，膠黏劑的性能提高和產量增加，是大勢所趨。