了解粘合剂行业的各种应用以及如何 Rheonics v使用并安装粘度和密度传感器进行在线流体监测。
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什么是粘合剂和密封剂？
粘合剂和密封剂是两个相关的术语，用于将两个或多个部件粘合在一起。这种连接通常需要使用经过化学处理的糊状物或液体，以便在其应用的表面形成牢固的粘合力。
粘合剂和密封剂的真正起源于大自然，自古以来就存在于我们身边。如今，从家庭作坊到高科技产品，我们日常使用和看到的一切，都需要粘合剂和密封剂。例如，包装、造纸、飞机制造、航空航天、建筑、鞋类、汽车、电子设备、医疗等行业。
本应用报告解释了粘度和密度对于粘合剂生产和应用的重要性，以及如何 Rheonics SRV 和 SRD 在线粘度和密度传感器可用于监测这些变量。
粘合剂市场
76.1年，全球粘合剂和密封剂市场规模估计为2024亿美元，预计到90年将达到近2029亿美元[2]。考虑到20世纪末，全球粘合剂和密封剂市场规模约为10亿美元[3]，可以理解这一市场的增长态势。
胶粘剂和密封剂行业的主要国家是中国、日本、美国、英国和德国。这个价值数十亿美元的行业由约750家公司组成，其中最大的几家公司（如下所列）占据了全球胶粘剂和密封剂市场近50%的份额。
- 汉高
- 西卡
- 3M
- HB富勒
- 猎人
- ITW 高性能聚合物
- RPM International
- 艾利丹尼森
- DOW
目前，粘合剂和密封剂行业的增长主要源于建筑施工应用以及医疗领域日益增长的需求。该行业受到严格监管，以达到环保标准，这鼓励生产商探索新技术，高效利用资源，减少浪费。
粘合剂的种类 - 生产和应用
粘合剂通常可根据其来源、应用类型（固化方法）或化学结构进行分类。
粘合剂可能来自天然资源（动物、植物或矿物）或合成材料（弹性体、热塑性材料或热固性材料）。
表 1：按产地划分的粘合剂类型 [1]
| 主要产地 | 粘合剂类型 | 例子 |
|---|---|---|
| 自然 | 动物 | 白蛋白、动物胶、酪蛋白、虫胶、蜂蜡 |
| 蔬菜 | 天然树脂、油和蜡、淀粉和糊精 - 碳水化合物、蛋白质 | |
| 矿产 | 沥青、沥青、硅酸盐、矿物蜡、矿物树脂 | |
| 合成的 | 弹性体 | 硅胶、橡胶、聚氨酯、聚硫化物、丁基 |
| 热塑性 | 乙烯基聚合物、饱和聚酯、聚乙烯 | |
| 热固 | 环氧树脂、不饱和聚酯、氨基塑料 |
天然粘合剂
天然粘合剂取自有机物，其粘合作用由蛋白质、淀粉和纤维素等天然物质实现。天然粘合剂的优势在于，与其他替代品相比，它们更加环保。一些天然粘合剂，例如 明胶胶， 即使经过加工，也可以 100% 生物降解和回收。
最常见的天然粘合剂是 淀粉粘合剂和糊精胶 主要用于造纸和包装行业。这些材料生产相对容易，因此在市场上很容易以低价买到。
胶水是一种由多种天然物质形成的粘合剂，包括明胶、淀粉和纤维素等蛋白质 [4]。
淀粉粘合剂 以淀粉为原料，淀粉是一种天然碳水化合物或聚合物，通常存在于植物中。最常见的来源是玉米、小麦、土豆和豌豆。
淀粉粘合剂因其能够通过化学工艺增强其粘合性和抗性，在行业中发展迅速。例如， 硼砂 （十水四硼酸钠）和 偏硼酸钠 可以添加硼砂和氢氧化钠来改变淀粉粘合剂的性质，包括粘度、粘性和粘结性[3]。
合成粘合剂
合成粘合剂基于 预聚物 or 聚合物. 所用的聚合物可分为热塑性塑料或热固性塑料。
塑料工业的进步使得这类粘合剂能够实现量产，并根据具体应用调整其特性。合成粘合剂可用于制造从家具到飞机等各种物体。
合成粘合剂的主要例子有 环氧树脂、聚氨酯和氰基丙烯酸酯其中一些粘合剂 双组份粘合剂，这意味着它们以两种或多种成分的形式应用，混合后发生化学反应，形成交联接头。
合成粘合剂是世界上使用最广泛的粘合剂类型。尽管如此，由于原材料（石油储量）有限以及合成化合物对人类健康和环境的负面影响，合成粘合剂也面临着诸多挑战。
下表列出了粘合剂的类型，并简要说明了生产过程（如何制造）、应用（如何或在哪里使用）以及用例。
表2：粘合剂类型、生产和应用
| 粘合剂的类型 | 生产部门 | 实践应用 | 使用场景 |
|---|---|---|---|
| 淀粉粘合剂 糊精 植物粘合剂 水性糊精基胶 | 由淀粉制成，在约90°C (200°F) 的水中煮熟。然后对溶液进行改性，以增加粘性和其他性能。 颜色从浅稻草色到琥珀色或棕色 | 压敏流体 只需将其涂抹在基材上，粘合剂就会因其粘性表面和轻压作用而固化 | 纸和纸板 纸张粘合 包装 贴/换标 制药 食物与饮料 |
| 动物/蛋白质胶 暖胶 果冻胶 | 将含有蛋白质的动物骨头和结缔组织在水中煮沸 脱脂牛奶制成的胶水被称为酪蛋白胶 一种从鱼皮中提取的胶水，富含胶原蛋白，被称为鱼胶 通常颜色为琥珀色至棕色 | 大部分涂料在约 60°C (140°F) 下使用。也可预先溶于水 在使用时，粘合剂具有非常高的粘性或粘度，但干燥后会形成一层不粘的薄膜 不适用于高温或高湿度环境 酪蛋白胶应用于 室温下，但形成具有高度防潮性的粘合 | 装订 盒 木制品 啤酒瓶 |
| 聚醋酸乙烯酯（PVA）粘合剂 合成粘合剂 树脂水泥 | 源自醋酸乙烯酯单体 水性白色 有时与糊精胶混合制成混合粘合剂 | 可溶于水 室温应用 快速固化 良好的防潮性 粘合具有一定的灵活性和透明性，对基材美观的影响最小 | 木工 手工艺 包装 印刷（装订） 纸和纸板 建筑业 |
| 热熔胶 即乙烯醋酸乙烯酯EVA胶粘剂 | 热熔胶种类繁多，大多数是基于 EVA 的共混共聚物 可以添加其他聚合物、蜡、油、橡胶和树脂 挥发性有机化合物（VOC）含量低 | 热塑性塑料，在高于环境温度的一定温度下使用 固化时间各不相同。有些热熔胶在涂抹后即可固化，而有些则能维持更长时间的粘性，从而实现“延时”粘合。例如，涂有硅酮涂层的离型纸可以放置在基材上，稍后再剥离。 | 鞋类、皮革 卫生、家具和包装 医疗行业 电子 汽车 |
| 环氧树脂 | 由两种独立的粘合剂组成，一种称为基础树脂，通常粘度较高，另一种称为硬化剂或催化剂，通常粘度较低 | 需要混合两种粘合剂 大多数类型将在室温下凝固，但有些 需要加热才能达到、改善或加速交联反应 通常需要约 24 小时的固化时间 | 上光 木材粘合剂 医疗行业 个人护理 屋顶和地板 汽车 航空航天 |
| 硅胶 | 硅胶的成分是二氧化硅（SiO2），这是一种常见于沙子、土壤、花岗岩和岩石中的矿物。提取出的沙子经过净化、加热和冷却，最终得到硅粉。该工艺继续添加氯甲烷、聚合硅酮和其他物质。 | 提供单组分（RTV - 室温硫化硅胶）和双组分粘合剂 RTV 硅胶在应用时通过与周围湿气发生反应而固化 双组分硅胶可与金属、玻璃和陶瓷一起使用 硅胶粘合剂和密封剂适用于高温应用，最高温度可达 260°C (500°F) | 密封胶 上光 木材粘合剂 垫片材料 电子设备 |
| 聚氨酯 | 与溶剂等载体材料混合 生产不同范围的粘度和混合比 需要充分混合才能获得高品质 有些含有异氰酸酯或重金属催化剂，需要额外的预防措施，以避免对操作人员的健康风险 | 有单组分和双组分粘合剂可供选择。 灵活而牢固的粘合 可用于橡胶、塑料、金属、羊毛、纸张、陶瓷和织物 大多限制于 120°C (250°F) 以下的应用 | 密封胶 瓦楞纸箱 多层压板 |
粘合剂和密封剂的粘度
简而言之，粘度可以定义为流体流动的阻力。粘合剂和密封剂在流体状态下属于非牛顿流体，这意味着它们的粘度读数取决于测量时的剪切速率。
粘度在胶粘剂的生产和应用中具有重要的意义，它还可以反映密度、稳定性、溶剂含量、混合速率、分子量等的变化。粘度是胶粘剂稠度或粒度分布的有效指标。
粘合剂的粘度会根据最终用途（例如密封、粘合等）而有很大差异。粘合剂的粘度有低、中、高三种。
- 低粘度粘合剂：用于封装、灌封和浸渍。
- 中等粘度粘合剂：主要用于粘合和密封应用。
- 高粘度胶粘剂：用于满足防滴落或防流挂的要求。常见于某些环氧树脂。
传统的粘度测量技术需要手动取样和实验室读数。这个过程既耗时又耗工，并且不适合实时控制过程。由于时间的流逝、流体的沉淀或老化，实验室读取的流体特性并不能代表管路中流体的实际特性。
这个 Rheonics SRV是一款在线过程粘度计，适用于在线读取粘度和温度。SRV读取流体粘度与密度的乘积，并将结果输出为动态粘度。
SRV 适用于安装在不同尺寸的管道、反应器、混合罐和储罐中，从而实现对胶粘剂流体过程的全程可追溯性。SRV 传感器通过将粘度读数发送到控制器来控制溶剂或稀释剂的添加，以达到预期效果，从而实现胶粘剂的全自动控制过程。SRV 读数还可实时监测反应器中胶粘剂的混合比或稠度，以便在达到混合比时采取必要的措施。
粘合剂和密封剂的密度
流体的密度是其单位体积质量与单位体积质量的关系。粘合剂的密度用于监测生产过程中添加的化合物含量，或混合前后流体中固体的含量和颗粒大小。因此，混合过程中粘合剂的密度可以作为最终成分的正确指标。
这个 Rheonics SRD 是一款在线过程密度和粘度计，适用于在线读取密度、粘度和温度。SRD 还可以输出运动粘度、浓度百分比等数据。 Rheonics 提供不同型号和尺寸的 SRD 以满足安装要求。
粘合剂生产过程中的粘度和密度监测与控制
粘合剂的生产通常基于不同材料的混合或分散，以获得最终产品所需的耐化学性、热特性、抗冲击性、收缩性、柔韧性、适用性和强度。
这个 Rheonics 在线粘度计 SRV 和在线密度及粘度计 SRD 适用于安装在粘合剂、胶水或淀粉生产工艺的不同环节。SR 型传感器可在线监测粘度、密度和温度，以及浓度和混合比等衍生参数。可以直接安装在混合罐中，以了解粘度变化并确定何时达到所需的混合量；也可以安装在储罐中，以验证流体特性是否得到维持；也可以安装在管道中，用于监测流体在各个单元之间的流动情况。
在粘合过程中安装 SRV 和 SRD
在坦克中
测量粘合剂混合罐内的粘度可以快速控制流体的稠度。这可以提高产量并减少资源浪费。
SRV 粘度计可以从顶盖、壁面或底部安装在混合罐内。如果从顶部安装，建议使用 -X5 长插入式探头。了解更多信息，请访问 SRV-X5 和 SRD-X5插入长度 (A) 应足够长，以使传感元件能够接触到流体。在罐壁和底部安装时，可以使用短探头，例如 SRV-X1 or SRV-X3。如果水箱上有现有的端口，客户可以考虑重新使用它们来安装 SRV。
SRD 密度和粘度计不建议用于混合过程，因为混合操作会给读数带来过多的噪音。如果混合罐配有循环泵管路，则可以轻松安装 SRD，如下一节所述。
联系 Rheonics 支持团队 以获取安装建议。客户应提供储罐的图纸或图片，并注明所有现有可用端口和操作条件（温度、压力、预期粘度等）。
在管道中
在粘性流体管道中，SRV 和 SRD 的最佳安装位置是弯头安装。这是一种轴向安装，探头的传感元件指向流体流动方向。此解决方案通常需要长插入式 X5 传感器。了解更多信息，请访问 SRV-X5 和 SRD-X5.
使用长插入式 -X5 探头，客户可以根据安装要求（例如管线尺寸）定制插入长度 (A) 和工艺连接。插入长度 A 应足以使探头的传感元件（下图中的蓝色区域）与流动的流体接触，从而避免在安装端口附近出现死角或停滞区。将传感元件放置在管道的直管段中还有一个额外的优势，那就是当流体流过探头的流线型设计时，可以保持传感元件清洁。
如果管线较小（小于 1.5 英寸），客户可以考虑使用 Rheonics 流动池或直径较小的 Slimline -X6 探针型号。了解更多：
需要注意的是，高粘度粘合剂很容易在探头和管道表面形成沉积物。因此，避免传感元件周围出现盲区是获得可靠读数的关键。如果探头需要手动清洁，请参阅以下文章： 如何清洁 Type-SR 探头？
案例
[1]： 胶粘剂和密封剂手册
[2]： 粘合剂和密封剂市场规模、行业份额增长预测、全球趋势报告，[最新]（marketsandmarkets.com）
[3]： “无聊”的硼和粘合剂 | 2014-09-02 | 粘合剂和密封剂行业 (adhesivesmag.com)
[5]： 监测和控制粘合剂和密封剂的配方、测试和应用中的粘度
