周义、邰希

摘要：叙述了建筑胶粘剂的发展历史及现状，列举了胶粘剂发展的有关统计数据，指出建筑胶粘剂是随着建筑设计和施工的需求而发展起来的，新技术、新材料的广泛采用及生活水平的提高，建筑结构和装修的施工出现许多新问题，胶粘剂在解决这些技术难题方面起到了不可替代的作用。



重点介绍了近年来国内各类建筑胶粘剂研究开发情况，并就应用研究中所获得的最新成果作了说明，列举了某些典型应用实例，分析了我国建筑胶粘剂在生产开发、质量管理等方面存在的问题，对今后的发展提山了建议。



1、概述



我国目前处于建筑业大发展时期。据有关资料报导，“九五”(1996年—2000年)期间，全国(不含港、澳、台地区，以下同)仅住宅建设累计竣工面积达55亿平方米，“十五”期间(2001年—2005年)，预计57亿平方米以上。建筑业的增加值将达到8500亿元，占国内产值的比例达6.7％以上。建筑业的蓬勃发展为包括建筑胶粘剂在内的化学建材开拓了广阔的发展空间，同时也为我国建筑胶粘剂产业在产量、质量及品种等方面提出了更高的要求。据统计，20世纪80年代初全国胶粘剂的产量仅为10万吨，80年代中期为20万吨，1996年达133万吨，2000年达200万吨，预计2005年将达到265万吨，我国胶粘剂产量平均年增长率8％以上，其中建筑胶粘剂占全国全部胶粘剂产量的34％以上，居胶粘剂领域的第一位，因而具有广阔的发展前景。



2、我国建筑胶粘剂的发展现状



我国建筑胶粘剂的发展具有很久的历史，最早人们使用的胶粘剂如粘土、熟石灰、动植物胶、沥青等。自从波特兰水泥问世以后，它便成为用途极广的砖板砌筑、粘贴、抹灰砂浆及批刮腻子的无机胶粘剂。随着科学技术的发展、应用领域的扩大和人们生活水平的提高，传统的动植物胶、矿物胶及水泥等无论在粘接性能或使用功能上逐渐不能满足使用要求。自20世纪60年代以后，我国开始生产酚醛树脂、环氧树脂、合成橡胶、醋酸乙烯乳液、聚乙烯醇缩甲醛等。70年代开始生产苯丙乳液、乙烯醋酸乙烯乳液、聚氨酯树脂等。90年代开始生产硅酮密封胶、聚硫密封胶等。由于合成胶粘剂资源广泛、性能优异、施工简便，因而在我国建筑装饰、结构加固、防水密封以及防腐工程中被广泛采用，生产量逐年上升。80年代初我国胶粘剂产量仅为10万吨，其中建筑胶粘剂约占15％，1996年达到133万吨，其中建筑胶粘剂约占25％左右，2000年达200万吨，其中建筑胶粘剂约占34％，预计2005年将达到265万吨，其中建筑胶粘剂所占比例约为35％以上。合成胶粘剂占整个胶粘剂的比重也由70年代的75％上升到1998年的85％以上。我国除个别胶种如建筑结构密封胶、乙烯醋酸乙烯可再分散粉等仍需进口以外，国产胶粘剂基本上能够满足建筑业的使用要求。表1为我国合成胶粘剂1997年的品种分布情况。





    2000年我国合成树脂胶粘剂总产量为200万吨，产值100亿元，具体品种分布情况如下。

 

    从表1、表2可以看出，我国合成胶粘剂1997年为130万吨，2000年上升为200万吨，2005年将上升为265万吨，由表3可以看出，我国建筑胶粘剂的消耗量和增长率均居所有合成胶粘剂领域的第一位。1997年占全部合成胶粘剂耗用量的34％，预计2005年将占近40％，年增长率10％。

    3、我国常用的建筑胶粘剂

    按照用途不同，我国建筑胶粘剂大致可以分为如下几类。

    (1)、建筑装修用胶粘剂

    在我国建筑装修工程中，20世纪70年代以前一直采用普通水泥粘贴饰面砖板，由于水泥砂浆粘接强度低、弹性模量高，在热胀冷缩、冻融、振动等外力作用下，饰面砖板脱落、抹灰砂浆空鼓、新老混凝土连接中的脱层现象十分严重，这不仅影响着其装修效果，而且危及行人的安全，特别是对高层建筑，修复也极不方便。据当时有关部门组织专家对我国北方地区近500个外墙面砖装修工程调查结果表明：有70％的工程发生饰面砖板脱落现象，其中严重脱落者竟达70％以上，而且95％以上脱落于被粘物的界面，很少发生于结合层本体。70年代中期，采用在水泥砂浆中掺入聚乙烯醇缩甲醛溶液粘贴饰面砖板、抹灰及壁纸粘贴等，使水泥砂浆粘接强度有明显提高，其砂浆的保水性能及施工性能大大改善，因而在全国各地被广泛采用。20世纪70年代末和80年代初，我国有关单位研制开发出建筑胶粘剂及混凝土界面处理剂系列产品。由于它们对饰面砖板粘接力强、弹性模量小、耐水抗冻融性能好及施工便捷等优点，因而在建筑装修工程中被广泛采用。廿年来的实践表明：凡采用胶粘剂或混凝土界面外理剂的工程，无论是多层建筑或高层建筑，饰面砖板脱落率及抹灰砂浆空鼓率都大幅度下降。表4为我国常用装饰用建筑胶粘剂品种。



    以上建筑胶粘剂，均符合JC/T547—94标准和有关地方标准，即压剪胶接细度大于1.OMPa，耐湿及冻融后压剪胶接强度不小于0.7MPa。

    (2)建筑密封胶

　  主要用于玻璃与金属、金属与金属、金属与混凝土、混凝土与混凝土之间的密封，要求粘接力牢固、弹性、防水及耐老化性能好。根据组成可分为单组份、双组份密封胶，根据使用功能分为结构用密封胶和非结构密封胶。我国最早使用的建筑密封胶是蓖麻油、桐油为主体的油灰膏，20世纪70年代开发出聚氯乙烯胶泥及焦油聚氯乙烯胶泥。80年代以后相继开发出聚硫、聚丙烯酸、硅酮、聚氨酯等密封胶。

    国际标准按位移能力分四级，±5％、±7.5％、±12.5％、±25％，不标记耐热温度。我国标准也在向国际标准靠拢。密封剂位移能力是一项重要指标，按该指标可将材料分为三类：

    1) 低位移能力密封剂(位移能力+5％～-5％)，主要用于室内静态接缝。包括聚丁烯、油性和沥青基嵌缝料，成本低，使用寿命短，耐侯性一般，不固化或固化较慢。

    2) 中位移能力密封剂，包括位移能力+7.5％～-7.5％的胶乳型、丁基橡胶型产品和+12.5％～-12.5％的丙烯酸橡胶型、氯丁胶、海泊隆等密封剂，使用寿命20年。

    3) 高弹性密封剂，抗位移能力可以有+25％～-25％、+40％～-25％、+100％～-50％，主要以聚硫橡胶，聚氨酯橡胶，硅酮橡胶，丙烯酸橡胶等聚合物及其改型聚合物为基础，使用寿命20年以上，固化速度最快为几分钟至几小时，性能优良，价格较高在建筑、机械、消费市场应用广泛，是密封剂发展中最快的材料。

    我国密封胶年产量1990年为0.2万吨，1995年为0.6～1.0万吨，1999年可达4万吨，其中1998年硅酮密封胶为2.5万吨，其主要原材料仍需进口；聚氨酯密封胶为0.3—0.5万吨，其中约1/2依赖进口；聚氛酯密封胶为0.4万，约1/2需进口。1997年公布实施GB16776《建筑用硅酮结构密封剂》标准，其中有关中空玻璃密封剂、建筑窗用密封剂，混凝土建筑变形密封剂、石材密封剂、金属彩板密封剂及墙玻璃密封剂等标准已经制定，并报有关部门审批。

    (3)建筑结构及化学灌浆用胶粘剂

    自20世纪80年代末，我国开始开发建筑结构胶，其中钢板粘贴用环氧树脂及改性环氧树脂(如环氧树脂—丁腈、环氧树脂—聚硫、环氧树脂—不饱和聚酯等)。钢筋锚固胶除采用环氧树脂以外，还有采用不饱和聚脂、丙烯酸酯等胶粘剂。国家标准已经制定，正在审批之中。有关企业标准规定：压剪强度不应小于18MPa，抗拉强度不应小于25MPa，压缩强度不应小于70MPa，弹性模量不应小于700MPa。

    近几年来，我国有关单位消化移植国外先进技术，开发出碳纤维加固混凝土及自动压力化学灌浆技术。碳纤维加固技术的优点抗拉强度高达钢的10倍，重量轻，比重仅为钢的1/4，加固厚度0.1～0.2mm，单位面积重量为钢的1/100，几乎不增加结构自重及截面积：耐久性及防酸、碱、盐的腐蚀性能好：施工工艺简便、质量易于保证，底涂、腻子、粘贴均采用环氧树脂胶粘剂。

    自动压力灌浆技术是利用低压注入及毛细管吸附原理，将树脂通过自动压力灌浆器注入混凝十裂缝中，自动压力灌浆器轻便袖珍，灌浆树脂采用无溶剂或低收缩低粘度环氧树脂，还可根据裂缝的性质不同采用弹性环氧灌浆树脂等。该技术的出现在微细裂缝方面替代了压缩空气机及手压泵等笨重的灌浆机具。

    我国建筑结构胶的产量逐年递增，1996年约2000吨，1997年3000吨，1998年5000吨。

    (4)建筑防腐用胶粘剂

    建筑防腐用胶粘剂主要用防腐隔离层及玻璃钢、耐酸砖板的砌筑及各种耐酸、碱、盐腐蚀的设备、贮罐及管道。常用的胶粘剂有环氧树脂、不饱和聚酯树脂、酚醛树脂、呋喃树脂等。常用的胶粘剂应符合GB50046—95《工业建筑防腐蚀设计规范》有关规定。表5为树脂胶泥或树脂砂浆有关耐腐蚀等级的标准。



    另外，防水片、卷材用胶粘剂，压敏胶等，在建筑领域里也有一定市场，在此就不一一介绍。

    4．存在问题及对策

    (1)、建筑胶粘剂档次偏低、品种较少。

    20世纪90年代以来，发达国家大力发展高性能胶种，而我国目前仍以中低档胶粘剂为主。我国胶粘剂的产量虽占全世界的11％，而产值仅占3％，特别是建筑胶粘剂的表现更为突出。因此，应开发高性能的新胶粘剂品种，取代低品质的传统胶种。特别是应重点开发高质量的硅酮、聚氨酯、聚硫等结构密封胶，无溶剂低粘度环氧树脂及EVA可再分散粉等产品。

    另外，我国的住宅与公共建筑与发达国家相比能源浪费十分严重，外墙能耗是他们的4～5倍，屋顶能耗是他们的1.5—2.2倍， 目前我国建筑能耗约占全国总能耗的1/4。为节省能源，我国人力推广聚苯板、加气混凝土砌块、空心砖、石膏板、岩棉板等轻性墙体材料，因此开发适宜这些墙体材料的抹灰砂浆及装修使用价格适中的建筑胶粘剂的工作十分紧迫。

    (2)开发环保型的建筑胶粘剂

    自20世纪70年代中期，我国广泛采用聚乙烯醇缩甲醛作为饰面砖板粘贴、抹灰砂浆、批刮腻子及粘贴壁纸用胶粘剂。采用焦油改性聚氯乙烯胶泥作为嵌缝密封剂。实践证明：聚乙烯醇缩甲醛中含有残余的甲醛、焦油改性聚氯乙烯胶泥中含易挥发性的低分子有机化合物，这些物质均系致癌物资，而且技术性能也不能满足国家有关标准的要求，因此国家有关部门及有关省市下文淘汰禁用。最近国家技术监督局和建设部联合制定了《民用建筑工程室内环境污染控制规范(征求意见稿)》，其中对建筑胶粘剂的有关规定见表6、表7。



 

    因此我国应尽早开发水性、无溶剂型及预混、干拌水泥砂浆型建筑胶粘剂。

    ( 3)加快标准及预算定额的制定工作

    标准及预算定额制定的滞后，影响着我国胶粘剂的发展及设计应用的推广工作。我国己制定了建筑装饰胶粘剂，硅酮密封剂、防腐砂浆标准，有关建筑结构胶、混凝土界面处理剂，及室内污染控制规范正在审报和制定之中。

    我国各地方的预算定额一般五年修订一次，以北京地区为例，在1996年制定的预算定额中几乎70%以上采用聚乙烯醇缩甲醛胶粘剂，每立方米砂浆仅增加成本200—300元，由于聚乙烯缩甲醛胶被淘汰，若采用目前市场上的中档胶粘剂，每立方米砂浆材料成本要增加2000—2500元。北京地区2001年-2005年的预算定额正在制定，估计7月份可以实施。

    (4)生产应规模化、集约化

    全球最大的10家胶粘剂公司控制着世界三分之一以上的合成胶粘剂市场。我国目前胶粘剂厂家至少有2000余家，年产值约100多亿，仅占世界产值的3％。还不如汉高公司(Henkel Corp)一家的产值，因而要优胜劣汰，促进我国建筑胶粘剂产业持续健康地发展。