环境友好型胶黏剂的现状与发展

环境友好型胶黏剂的现状与发展

曹高华

惠州市亨迪树脂制品有限公司

摘要：随着环保意识的增强，“禁塑”席卷全球，随着对生物可降解材料的研究逐渐深入，塑料在废弃时可生物降解，使材料粘合在一起的胶黏剂具有生物可降解性可促进实现塑料材料和产品应用的环境友好性。2021年1月1日，我国全面禁止使用不可降解塑料，根据国家邮政局数据，2015年，全国快递行业使用胶带总长度为169.85亿米，可绕赤道425圈。2019年，中国快递量超600亿件，而快递使用的胶带能绕地球1200圈，同时很难自然降解，其在环境中的长期滞留成为隐患，因此，寻找一种环境友好的胶黏剂是目前的重要研究方向。

关键词：环境友好型；胶黏剂；现状；发展；

引言

环氧树脂和增韧剂按比例混合制成的粘合剂具有成本低、节能环保、容易粘接和良好粘接性能等特点，广泛应用于化学品、家用电器和航空航天等领域。在实际应用中，环氧树脂在化学领域的粘附物通常受到紫外线辐射，长期的紫外线/臭氧作用导致粘附物老化的程度不同(如变色和粘附性能减弱)，从而在一定程度上影响了环氧树脂粘附物的寿命。

1PLA基组织工程胶

对于外科缝合固定而言，通过组织胶黏剂将2个组织连在一起，在组织愈合后由人体代谢排出体外，不会对人体造成二次伤害，因此，组织胶黏剂首先需要具有良好的生物相容性，在完成胶黏作用后，可由生物体自行降解。丙烯酸酯医用胶黏剂在临床应用中应用较广，但其单体具有毒性，与丙烯酸酯相比，PLA类胶黏剂的单体是乳酸，对人体无毒，因此，成为了组织胶黏剂材料研究的热点。制备了由活性中心分子和PLA低聚物组成的胶黏剂，这种共聚物胶黏剂的玻璃化转变温度(Tg)为20～25℃，当人体温度为37℃时，粘接强度良好。在PLA链段上引入己内酯(CL)单元，在延长生物可降解链段、提高相对分子质量、获得较好的黏结强度的同时，聚合物的玻璃化转变温度保持在适宜的范围。在该基础上，将ζ-CL分子引入PLA低聚物分子链中，制备了LA-CL嵌段低聚物，以三羟甲基丙烷(TMP)为中心分子、LA-CL嵌段共聚物为支链，制备出乳酸基环境友好型胶黏剂。当CL单元在聚合物链段中间时，对其影响较大，在体外条件下，TMP(LA16-CL2-LA16-CL2-LA16)低聚物的粘接强度较好。

2淀粉胶的制备

淀粉在一定浓度的100ml 0.5mol/l盐酸淀粉中合成，装入带有搅拌器和回流冷凝器的四端口球团，酸溶液60℃后加入温和的消泡剂、乳化剂、10%PVA溶液、氨引发剂、ph 4.0 vie 蠕动泵用于添加单相交流，连续接枝反应约3小时，接枝后再加0.2小时至1.5小时，保持30分钟至70℃和80℃的绝缘(除去单体和非活性活化剂)。 最后冷却至50≤c，碳酸氢钠溶液调节反应液pH值为6.0，保温20min后淀粉胶固含量约为35%。淀粉木胶抗压强度试验方法参考醋酸乙烯乳液木材胶粘剂的工业标准。以含水率13.5%、密度0.8g/cm3的水杨柳边材为样品，粘贴区域为25mm×25mm。粘结面应用于0.49 ~ 0.98 MPa的48小时压力和100g/m2左右的胶量。试样首先放置在23≤2℃c处，相对湿度为50℃，用于48h备用调制。粘贴样品采用电子材料测试仪测试抗压强度；压缩剪切强度的计算方法如下:σm = fmx/a，其中m是压缩剪切强度，fmx是试样断裂时的最大载荷(n)，a是胶件面积(mm2)。所有测试重复10次，取平均值。

3木质素基木材胶黏剂

木质素作为木材的主要成分，仅次于纤维素，其含量占木材达20%～40%，是一种有机聚合物。木质素作为一种应用广泛的化工原料，其分子结构中含有芳香基、酚羟基、碳基共扼双键等活性基团。我国木质素胶黏剂的技术并不高，很难从木材中直接提取，主要是因为木质素分子太复杂，反应多变，很难研究出想要的产物，而木质素也不能独自为一种胶黏剂，需要通过适当的交联剂充当改性剂提高木材胶黏剂的综合性能，降低经济成本，使木质素基木材胶黏剂广泛地应用于木材加工领域。

4大豆蛋白胶黏剂

大豆是典型的生物质原料，具有资源丰富、来源广和价格低廉的特点。大豆脱油的副产物—豆粕含大量具有化学活性的植物蛋白，因此，可以利用豆粕制备大豆基胶黏剂，实现粮油副产物的高效利用。然而，大豆蛋白胶黏剂由于其耐水性差，粘接强度低等特点限制了其发展。将1，2，3－丙三醇－二缩水甘油醚(PTGE)交联剂添加在大豆分离蛋白纤维(SPFs)和豆粕(SM)混合物中，制备出的SPFs/SM/PTGE胶黏剂具有较强的粘接性能。以豆粕树脂为基体，将红麻增强纤维(PTGE/KF)/埃洛石纳米管(KH560-HNTs)加入豆粕中，使胶黏剂的韧性和热稳定性得到了较大提升，同时，胶黏剂的湿态剪切强度得到了提升。

5聚氨酯胶黏剂

聚氨酯胶的分子链中含有一组氨基酸(-NHCOO)或一组异氰酸(-NCO)，分为多异氰酸酯和一种聚氨酯粘合剂。聚脲胶凝剂通过系统内或系统外的一种活氢基异氰酸酯反应生成一组聚脲或聚脲，大大提高了系统强度并实现了胶凝目标。由于其粘结性、耐水性和耐溶剂性优良，它广泛应用于木材加工等行业。由于PU胶粘剂价格高，耐高温热性低，耐高温水解性低，以及nhcoop-base的毒性，中国研究人员继续探索PU胶粘剂，以提高整体性能，拓宽应用前景。

6聚酰胺类(PA)胶黏剂

聚酰胺类(PA)环境友好型胶黏剂是由羧酸和胺合成的酰胺基(—CONH)可生物降解性黏合剂。由于PA极性较强，能产生非常大的分子间作用力，因此，其粘接性能较好。由于可生物降解的聚酯/PA共聚物的大分子主链上的酰胺键、分子链间可以形成较强的氢键作用，PA熔点较高，用作热熔胶时一般将其制成共聚物，使其具有较低的熔点和较长的固化时间。通过ε-CL和11－氨基十一酸聚合制备了一种新型的脂肪族聚酯－酰胺共聚物，其分子主链存在易于降解的酯键，同时，酰胺键上的氮原子为微生物的生长提供了良好的条件，具有良好的可降解性能;另外，酰胺键的极性赋予了材料分子间或分子内氢键作用力，因此，其具有很好的加工性能和力学性能。

结束语

传统的生物基材料由于自身存在的一些缺陷，如木质素相对分子质量大、反应活性低、粘接强度低、耐水性能差等问题无法直接利用;因此，如何降低木质素的相对分子质量，提高其反应活性及其在胶黏剂中的应用比例是未来的主要发展趋势。淀粉基胶黏剂具有可再生、环保、成本低等优点，但也存在耐水性、耐腐蚀性差等缺陷，限制了其在胶黏剂行业的发展和应用。因此，淀粉基胶黏剂的制备通常需要先对淀粉进行改性，改性淀粉基胶黏剂无毒环保，具有良好的成膜性能和粘接性能。PLA是一种人工合成的可生物降解材料，但由于目前的生产成本较高，同时，PLA的保质时间较短，进一步限制了应用前景。除此以外，生物基胶黏剂的黏度、粘接强度低、使用周期短、颜色暗等缺陷严重地限制了生物基胶黏剂的发展。

参考文献

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