物理化学报告玻璃胶全解

物理化学报告

题目：探索玻璃胶的发展之路老师：

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摘要 (1)

1.玻璃胶的发展简介 (1)

2.玻璃胶的常见种类 (1)

3.玻璃胶制备原理 (2)

4.玻璃胶生产工艺及技术流程 (2)

5.使用方法、固化原理及注意事项 (5)

6.与物理化学有关的知识背景 (6)

7.玻璃胶未来发展走势 (7)

8.个人见解 (7)

9.总结 (7)

10.参考文献 (7)

探索玻璃胶的发展之路

摘要：玻璃胶，主要成分为硅酸钠（Na

2O·mSiO

2

)和醋酸以及有机性的硅酮组成。

可以说只要有人住的地方总能见到它的足迹。它对于我们的生活中扮演着举足轻重的角色，是它让我们在寒冬里免受寒风的侵扰，让我们的生活里充满温暖。在我们的生活中我们却难以去在意它的足迹，但是就是由于它很好地阻绝了空气和雨水，成为我们生活中不可或缺的一部分。目前市场上常见的是单组份硅酮玻璃胶，故本文章以介绍此种玻璃胶为主。玻璃胶的粘接力强，拉伸强度大，同时又具有耐候性、抗振性，和防潮、抗臭气和适应冷热变化大的特点,加之其较广泛的适用性，能实现大多数建材产品之间的粘合，因此应用价值非常大。鉴于玻璃胶在生活中的广泛应用，本篇文章着重向大家介绍玻璃胶的产生历史、生产工艺、制备原理（物理化学知识）、展望等诸多方面，向大家揭示玻璃胶的成长之路。

关键词：玻璃胶种类原理工艺物理化学未来走势

一．玻璃胶的发展简介

玻璃胶的问世——玻璃瓶中的机遇

别涅迪克博士是法国一家化学研究所的高级研究员。一次，在实验室里，他准备将一种溶液倒入烧瓶，一不小心烧瓶“咣当”落在了地上，糟糕！还得费时间打扫玻璃碎片，别涅迪克博士有些懊恼。然而，烧瓶并没有破碎，于是他弯下腰捡起烧瓶仔细观察，这只烧瓶和其他烧瓶一样普通，以前也曾有烧瓶掉在地上，但无一例外全都破成了碎片，为什么这只烧瓶仅有几道裂痕而没有破碎呢？别涅迪克博士一时找不到答案，于是他就把这只烧瓶贴上标签，注明问题，保存起来。

不久后的一天，在别涅迪克博士走进实验室前，他看到一张报纸上报道说市区有两辆客车相撞，车上的多数乘客被挡风玻璃的碎片划伤，其中一辆车的司机被一块碎玻璃刺穿面部而进入口腔。别涅迪克博士一下子想到了那只裂而不碎的烧瓶。他走进实验室拿过那只烧瓶，只见那只烧瓶的瓶壁有一层薄薄的透明的膜。别涅迪克博士用刀片小心地取下一点进行化验，结果表明，这只烧瓶曾盛过一种叫硝酸纤维素的化学溶液，那层薄薄的膜就是这种溶液蒸发后残留下来，遇空气后产生了反应，从而牢牢粘贴在瓶壁上起到保护作用。因为无色透明，所以一点儿也不影响视觉。“如果这种溶液，用于汽车玻璃的生产中，以后再发生类似的交通事故，乘客的生命安全系数不是更有保障吗？”……别涅迪克博士因为这个小小的发现而荣登20世纪法国科学界突出贡献奖的榜首。

而随着社会对玻璃的需求日益加大，玻璃的密封及安全问题备受社会关注，于是人们纷纷想到玻璃胶能很好解决这个问题，于是在中国社会经济腾飞的同时，玻璃胶开始走进我们的生活中。渐渐地，玻璃胶的种类不再单一，而是朝着多元化的方向发展以满足不同材料的需求。如今玻璃胶主要分两大类：硅酮胶和聚氨酯胶（PU)。硅酮胶密封胶——就是我们通常说的玻璃胶，又分酸性和中性两种（中性胶又分为：石材密封胶、防霉密封胶、防火密封胶、管道密封胶等）。现在我们的生活中玻璃胶可以用于玻璃、合金、复合门等等方面。

二．玻璃胶的常见种类

1.单双组份分类：

硅酮玻璃胶从产品包装上可分为两类：单组份和双组份。单组份的硅酮胶，其固化是靠接触空气中的水分而产生物理性质的改变；双组份则是指硅酮胶分成A、B两组，任何一组单独存在都不能形成固化，但两组胶浆一旦混合就产生固化。市场上常见的是单组份硅酮玻璃胶。

2.酸碱性分类：

硅酮玻璃胶按酸碱性质又分为酸性胶和中性胶两种。酸性玻璃胶主要用于玻璃和其它建筑材料之间的一般性粘接。而中性胶克服了酸性胶腐蚀金属材料和与碱性材料发生反应的特点，因此适用范围更广，其市场价格比酸性胶稍高。市场上比较特殊的一类中性玻璃胶是硅酮结构密封胶，因其直接用于玻璃幕墙的金属和玻璃结构或非结构性粘合装配，故质量要求和产品档次是玻璃胶中最高的，其市场价格也最高。

3.颜色分类：

硅酮玻璃胶有多种颜色，常用颜色有黑色、瓷白、透明、银灰、灰、古铜六种。其它颜色可根据客户要求订做。

4.耐候胶性、防霉性分类：

耐候硅酮密封胶适用于各种幕墙耐候密封，特别推荐用于玻璃幕墙、铝塑板幕墙、石材干挂的耐候密封。耐候密封胶适合金属、玻璃、铝材、瓷砖、有机玻璃、镀膜玻璃间的接缝密封；耐候硅酮密封胶混凝土、水泥、砖石、岩石、大理石、钢材、木材、阳极处理铝材及涂漆铝材表面的接缝密封。大多数情况下都无需使用底漆。

防霉硅酮密封胶是未来的趋势，有防霉效果的硅酮胶比一般的胶使用时间更长，更牢固，不易脱落，特别适用于一些潮湿、容易长霉菌的环境，如卫浴、厨房等。

三．玻璃胶的制备原理

将107#室温硫化硅橡胶（RTV）和碳酸钙、白炭黑、助剂等混合均匀，抽真空制成玻璃胶。（107#室温硫化硅橡胶是硅橡胶36个系列的一种，107#硅橡胶是一种主链为硅氧烷结构的高分子量线型弹性聚合物，这种线型弹性聚合物。）

化学方程式：107RTV+SiO

2+CaCO

3

=玻璃胶

其中，107室温硫化硅橡胶是一种无色透明,流动液体。分子量：3～6万，表面硫化时间小于或等于2小时。它与交联剂、催化剂在室温下固化，能在-60~200℃温度范围内长期保持弹性，具有优良的电性能和化学稳定性，能耐水、耐臭气、耐气候老化。

四．玻璃胶的生产工艺及技术流程

根据工艺要求选用的化工设备也会不尽相同。常见的玻璃胶设备如下：

1.JMSFYF不锈钢反应釜系列制作硅油

2.JMSNHZ系列玻璃胶用捏合机系列

3.JMSXJB行星搅拌机系列

4.JMSQLF系列强力分散机搅拌机系列

5.JMSDLH系列动力混合机系列等主要制胶设备。

制胶设备图

反应釜做硅油玻璃胶捏合过程

玻璃胶强力分散机实验型玻璃胶捏合机

制胶主体设备

酸性硅酮玻璃胶生产过程及工艺条件（包括温度、真空度、压力、时间控制等）：正常生产时，先将配方中全部107胶（前面已介绍）和1#油总量的一半投入配料罐中，启动物料泵，当釜内物料上升至主轴搅拌时，启动主轴搅拌，投完料搅拌10分钟后，开始投入沉淀白炭黑，检测每一袋白炭黑含水率（共30袋，由此计算出基料脱出水量），同时启动高速搅拌，边投白炭黑边搅拌，随时观察主轴搅拌电流表。高值时，停止投白炭黑，将剩余的1#油再投入一半，当电流降至某一个值以下时，继续投白炭黑，按此操作投完剩余的沉淀白炭黑和1#油。投完后，关闭进料阀，搅拌20分钟。开始升温，外温设置为160℃，釜内物料温度为80℃时启动真空泵。物料温度达135℃时，开始计时，同时监测真空度和釜内物料温度(148℃～150℃)，保持4小时，放空釜内真空度，然后停真空泵、取样检测，如果合格，产品出料。在生产中，投料口与反应釜在不同楼层，投料人员能以根据主搅拌电机电流值来判断投料条件，难以做到投料的准确行和及时性；水分率无检测控制，易引起水分超标，造成产品固化；釜内温度控制不准，影响反应过程；生产数据的记录需要操作员按时记录，容易出现记录错误，而且数据查询与分析困难，加重操作人员的工作负担。这些问题造成了产品不合格率较高，生产效率低。由于人工操作也很难进行产品质量跟踪和运行指导，势必实现自动控制及质量管理运行指导系统。

上图为系统结构框图。生产数据经模拟量采集模块转换成信号进入PLC，PLC 与上位机通讯完成数据的传递，在上位机画面中可实时对整个生产实现监控，同时完成数据记录，操作提示等功能，包括温度、真空度、电流、转速等多个测量参数及、其主要参数的上下限设置，被测参数随时受到监控，可以根据设定(如判断当前工况是否已达到设定工况或某处压力超过报警压力等)进行相应事件提示和报警提示，并把相关数据保存到数据库以备查询。

该监控系统将工艺流程真实的在上位机上显示，实时采集和显示工艺参数，可完成投料提醒，过程操作提示，实现定时控制，水份含量的计算，出料确认等功能。避免了人工记录数据，核算数据的过程，节省了人力，提高了生产的自动化水平，方便了车间的监督管理。

五．使用步骤、固化原理及注意事项

使用步骤：

顺着一条线打下来就美观，而且不能停顿，用力要均匀，要一次性打到位，保准打出来漂亮。（一般打胶速度没有硬性要求，一般2-3Cm/s即可）

第一点：首先你要会使用胶枪；

第二点：确定你打胶的宽度，也就是缝隙宽度；

第三点：根据你打胶缝隙的宽度将胶嘴切成比缝隙稍小的口径；

第四点：做好对打胶缝隙两边的保护工作，在缝隙两边的玻璃、型材、石材等上面贴上胶纸，对两边的玻璃、型材、石材等起到保护作用，也对修正缝隙里面的胶有很大的方便之处；

第五点：掌握好打胶的速度和胶枪移动的速度，根据缝隙的深浅均匀的移动胶枪；

第六点：打胶区域修整，找一把铲刀将不平整的地方刮平，对打胶的时候没有打进缝隙的地方补胶；

第七点：等过了36小时以后将材料两边的胶纸揭掉即可完成施工。

固化原理：

水玻璃在空气中的凝结固化与石灰的凝结固化非常相似，主要通过碳化和脱水结晶固结两个过程来实现。

随着碳化反应的进行，硅胶含量增加，接着自由水分蒸发和硅胶脱水成固体而凝结硬化。一般硅硐胶(中性)30分钟表面固化，36小时最佳强度（还与SiO

2

温度和湿度有关）。其特点是：

浓度低，故碳化反应及整个凝结固化过程十分缓 1、速度慢。由于空气中CO

2

慢。

2、体积收缩。

3、强度低。

（玻璃胶枪）

注意事项：

1、玻璃胶最常出现的问题是变黑发霉，即使是使用防水玻璃胶、防霉玻璃胶也不能完全避免此类问题的发生。因此长期有水或浸水的地方不宜施工。

2、对玻璃胶有所了解的人应都会知道玻璃胶是一种有机物质，易溶于油脂、二甲苯、丙酮等有机溶剂物质，因此玻璃胶不能与含有此类物质的基材上施工。

3、普通的玻璃胶都要有空气中的水分的参与才能固化，特种和特殊用途的玻璃胶(如厌氧胶)除外，因此如果您要施工的地方为密闭空间且干燥无比，那么普通玻璃胶将无法胜任。

4、玻璃胶要粘接基材的表面必需为干净，不能有其他附着物(例如粉尘等)，否则玻璃胶固化后将会出现粘接不牢或脱落的现象。

5、酸性玻璃胶在固化过程中会释放出有刺激性的气体，具有刺激眼睛与呼吸道的作用，因此一定要在施工后打开门窗，待完全固化后并等气体散发完毕后才能入住。

六．与物理化学有关的知识背景

物理化学知识在工业生产中无不贯穿其中，它既是工业生产的基础，又是技术研究的顶梁柱，没有它作为支点，工业不会像现在一样表现出如此朝气蓬勃的发展势头。物理化学知识支撑着庞大的生产企业建立安全、高效、环保的工业体系，而企业的进步、国家经济的飞速发展在某种意义上说很好地促进了一大批骨干精英对物理化学这门科学不断完善，两者起到了相辅相成的作用。而玻璃胶的

制备就很好地应用了物理化学知识。

①生产工艺中充分利用了化学动力学知识。动力学反应是研究化学反应速率的科学，它通过对反应的压强、温度、反应物等诸多方面因素的控制，从而有效地提高了反应速率以及产率。②制胶过程中利用了热力学第一定律。通过对反应釜加热，反应体系吸收热量达到反应所需的最低能量。另外，通过对制备玻璃胶反应的吸、放热来调节外部输入的热量，可以很好地提高反应速率，达到高效产率的目的。③这里还应用到了胶体运动、相变、催化剂等方面的知识。

七．玻璃胶未来发展走势

国内普通复合用溶剂型玻璃胶双组分聚氨酯胶粘剂玻璃胶生产技术已完全掌握，部分生产厂家工艺成熟，质量稳定，可完全替代进口产品;国内部分厂家耐蒸煮复合用溶剂型玻璃胶双组分聚氨酯胶粘剂生产技术已过关，多年推广应用表明产品质量稳定，价格合理，已可替代进口产品;镀铝膜专用胶、耐爽滑剂功能胶等产品针对性强，性能突出，应大力推广;中国气候差异明显，复合设备状况各异，复合厂家应有针对性地选择适用的胶粘剂品种玻璃胶;中国已加入WTO，复合厂家应注意提高技术，更新复合设备，配合环保型胶粘剂推广，打破环保技术壁垒，适应全球化发展要求;胶粘剂研制单位、生产厂家应加快环保替代品的开发，使产品综合性能满足复合要求;行业协会应健全产品检验手段和方法，加速制订产品行业标准，以建立技术屏障，保护民族产业。

随着中国经济的持续发展以及人民生活质量的不断提高，市场对玻璃胶产品的要求越来越高，性能好、质量高、环保型的玻璃胶产品将会受到人们的青睐。玻璃胶生产企业和科研院所应根据市场的需求，加大科技投入，积极研究开发高性能、高品质的玻璃胶新产品，以应对国内外市场的竞争。

八．个人见解

在装修时虽然用到玻璃胶的地方比较少，但是后期由于玻璃胶使用不当、质量问题易造成安全事故及经济损失，所以这里我提出自己的几点建议：

①在打玻璃胶的时候尽量做到一气呵成，这样可以有效地减少玻璃胶中气泡的含量。

②购买玻璃胶的时候要通过品牌和价格判断其质量好坏。往往较便宜的玻璃胶在使用后期由于性质不稳定，易发生脱胶、老化等一系列问题，造成严重的安全隐患。

③在生产玻璃胶的时候必须严格控制反应釜中压力大小、空气的含量，避免在制备中就发生固化现象。

④玻璃胶生产流程中为确保胶体呈无色透明状（一般情况），必须保证用于盛放的器皿内壁光滑，严格杜绝掺杂其他物质。

⑤鉴于在制备酸性硅酮玻璃胶时反应釜内外温范围80℃-160℃，而反应温度区间在148℃-150℃，所以可以稍微提高内釜的温度，并加速搅拌器的搅拌速度，达到稳定反应的温度变化范围，减少副反应的发生。

⑥由于生产酸性硅酮玻璃胶对水分的要求很高，所以可以脱去白炭黑中的水分，通过人为的加注水分定量分析水分对产品性能的影响。

九．总结

通过这次对玻璃胶的生产工艺流程、制备方法、未来走势的相关研究，培养了我独立获取信息的能力。通过阅读大量相关文献、资料以及合理运用生活常识，让我对于解决生活中的问题有了很强的信心，并且做到学以致用，利用从书本里学习到的知识进行灵活运用，充分锻炼了用怀疑的眼光看待事物，并提出自己的合理化建议。

参考文献：

1.广州大熙化工原材料有限公司.107#室温硫化硅橡胶.百度文库，2008

2.玻璃胶使用不当易存隐患. 质量探索,2010-5-25

3.杜明娟，吴云，金太东.酸性硅酮玻璃胶生产工艺监控系统设计.制造业自动化，2010，32（6）

4.百度百科玻璃胶

5.环保节能的玻璃胶是未来发展的重点.《粘接》杂志社，2012-10-11