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天然胶黏剂

发布日期:2019-10-08 06:58   来源:未知   阅读:
 

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  天然胶黏剂是由天然有机化合物为黏料配制而成的胶黏剂。天然胶黏剂是人类最早使用的胶黏剂,至今已有数千年的历史,现在仍广泛应用于日常生活、家具生产、工艺美术、文教用品等领域。

  天然胶黏剂根据来源可分为动物胶黏剂植物胶黏剂、矿物胶黏剂及海洋天然胶黏剂等类型。根据其化学组成成分有蛋白质胶教剂、碳水化合物胶黏剂和其他天然树脂胶黏剂等类型。

  天然胶黏剂的特点是制备方法简单、粘接速度快、施工方便、价格便宜,而且大多为水溶性,无毒或低毒。但天然胶黏剂的原料来源受地区、季节、气候等多方面自然条件的限制,粘接力较低,不能适应现代化生产,因而20世纪50年代以后,大部分被合成胶黏剂所取代。然而由于石油资源的日益枯竭,开发和利用可再生资源制作胶黏剂又显得尤为重要。

  进入21世纪以后,材料的良好环境性能将成为新材料的一大特点。淀粉作为一种无毒无害、价格低廉、可生物降解、对环境友好的天然可再生资源,在各行业中的应用日趋广泛。特别是近年来,世界胶黏剂工业生产技术正朝着节省能源、低成本、无公害、高黏性和无溶剂化方向发展。

  淀粉胶黏剂作为一种绿色环保产品,已引起胶黏剂行业的广泛关注和高度重视。就淀粉胶黏剂的应用和发展看,采用玉米淀粉氧化的淀粉胶黏剂的前景看好,研究应用最多。

  目前,淀粉作为胶黏剂应用主要是在纸及纸制品中,如纸盒和纸箱的封糊、贴标签、平面上胶、粘信封、多层纸袋粘合等。

  含有醛基和羧基的聚合度低的改性淀粉的混合物与水在氧化剂的作用下经加热糊化或室温糊化而制成的胶黏剂为氧化淀粉胶黏剂。淀粉经氧化后,形成具有水溶性、润湿性、胶接性的氧化淀粉。

  氧化剂的用量少,氧化程度不够,淀粉生成的新官能团总量减少,使胶黏剂的黏度增加,初粘力下降,流动性差。用量多,氧化过度,致使胶黏剂的黏度、初粘力下降。

  氧化反应时间对胶黏剂的黏度、透明度以及羧基含量有较大影响。随着反应时间的延长,氧化程度增高,羧基含量增大,产品黏度逐渐降低,但透明度越来越好。

  酯化淀粉胶黏剂属于非降解性淀粉胶黏剂,它是通过淀粉分子的羟基与其他物质发生酯化反应而赋予淀粉新的官能团,从而使淀粉胶黏剂的性能得到改善。

  由于酯化淀粉发生部分交联,所以黏稠度升高,贮存稳定性更好,防潮和防霉特性提高,其胶层可耐高低温交替作用。

  淀粉的接枝就是用物理和化学的方法使淀粉分子链产生自由基,在遇到高分子单体时,就形成了链式反应,在淀粉主链上产生一条由高分子单体构成的侧链。

  利用聚乙烯醇与淀粉分子中都有羟基这一特点,在聚乙烯醇与淀粉分子间可形成氢键,起到了聚乙烯醇与淀粉分子“接枝”的作用,这样使制得的淀粉胶黏剂具有更好的胶接性、流动性和抗凝冻性等优点。

  由于淀粉胶黏剂属于天然高分子胶黏剂,其价格低廉,无毒无味,对环境无污染而被广泛研究和应用。

  用作胶黏剂的纤维素醚类衍生物主要有甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素等。

  乙基纤维素(EC):是一种热塑性、非水溶性、非离子型的纤维素烷基醚。化学稳定性好,耐酸碱,电绝缘性和机械强度优良,具有在高温和低温保持强度和柔韧性等特性。

  在纺织工业中, CMC常用来取代优质淀粉作为布料的上浆剂。纺织品上涂有CMC,能增加手感及柔软感,印染性能也有较大改进。

  在食品工业中,加有CMC的各种各样的奶油冰淇淋,外形稳定性好,容易着色,不易软化。

  硝酸纤维素:又称纤维素硝酸酯,因酯化程度不同,其氮含量一般在10%~14%之间。含量高者俗称火棉,曾用于无烟及胶质火药制造。含量低者俗称胶棉,它不溶于水,但溶于乙醇混合溶剂,溶液即为火棉胶。

  因火棉胶溶剂挥发后会形成一层坚韧薄膜,所以常用于瓶口密封、创伤防护及制造历史上第一个塑料赛璐珞。若在其中加适量醇酸树脂作改性剂、适量樟脑作增韧剂则成为硝化纤维素胶黏剂,常用于纸张、布匹、皮革、玻璃、金属及陶瓷的粘接。

  醋酸纤维素:又称纤维素醋酸酯。在硫酸催化剂存在下,用乙酸和乙酐混合液使纤维素乙酰化,然后加稀乙酸水解到所需酯化度的产物。

  醋酸纤维素可用于配制溶剂型胶黏剂,粘接眼镜、玩具等塑料制品。与硝酸纤维素相比,耐燃性和耐久性极好,但耐黏性、耐湿性和耐候性较差。

  蛋白质胶粘剂是以含蛋白质的物质作为主要原料的一类天然胶黏剂。动物蛋白和植物蛋白均可制作胶黏剂。按所用蛋白分为动物蛋白(骨胶、明胶、络蛋白胶、血清蛋白)和植物蛋白(豆胶等)。它们一般是在干燥时有较高的胶接强度,用于家具制造、木制品生产。但是,其耐热性和耐水性较差,其中动物蛋白质胶粘剂更为重要。

  植物蛋白不仅是重要的食品原料,而且在非食品领域也有广泛的应用。就大豆蛋白胶黏剂而言,早在1923年,Johnson申请了大豆蛋白胶黏剂的专利。1930年大豆蛋白脲醛树脂木板胶黏剂(杜邦公司),由于胶接强度较弱及生产成本过高,未能大量使用。

  近几十年来,由于胶黏剂市场的扩展,全球石油资源的有限性和环境污染问题日益受到关注,使得胶黏剂工业重新考虑新型天然胶黏剂,致使大豆蛋白胶黏剂再次成为研究热点。

  大豆胶黏剂无毒无味,使用方便,但耐水性差。加入0.1%~1.0%(质量)的交联剂如硫脲、二硫化碳、三羧甲基脲等,可提高耐水性,制得用于木材粘结和生产胶合板的胶黏剂。

  家具与木材加工业一直广泛使用动物胶。常用的制品包括椅子、桌子、橱柜等家具、模型、玩具、体育用品和乐器。固含量50%~60%的较新型液体动物胶包括快固化与慢固化型,它们在橱柜硬板的框架板粘合,活动住屋装配,建成20家以上的行业科技研发中心,难层压物以及其他不宜采用更廉价的热动物胶液的中小胶粘剂需求场合。

  动物胶是胶粘带中所用的一类基本胶粘剂。这些胶带既可用于常见轻型零售包装袋,也可用着重型胶带,如装运货物的实心纤维与瓦楞纸箱的密封或封装,这类场合需要快速机械作业与持久的高粘接强度。这时,骨胶用量很大,皮胶也常单独或同骨胶复配后使用。所用胶粘剂一般配制成约50%的固含量,且可以按干胶质量的10%~20%掺混糊精,以及少量的润湿剂、增塑剂、凝胶抑制剂(必要时)。胶粘剂(60~63℃)通常用涂料辊涂在背衬纸材上,固体的沉积量一般为纸基质量的25%。湿胶带可以在张力下用蒸汽加热辊干燥,也可用可调空气的直接加热器干燥。

  包括砂纸与砂布磨具的制造,纺织品与纸张的上浆和涂层,书籍与杂志的装订等。

  单宁是一种含有多元酚基的有机化合物,广泛存在于植物的干、皮、根、叶和果实中。主要来源于木材加工中树皮下脚料和单宁含量较高的植物。将单宁、甲醛与水混合,加热,制得单宁树脂,然后加入固化剂和填料,搅拌均匀即得到单宁胶黏剂。

  单宁胶黏剂具有良好的耐湿热老化性能,胶接木材性能与酚醛胶黏剂相似,主要用于木材等的胶接。

  木素是木材的主要成分之一,其含量约占木材的20~40%,仅次于纤维素。木素很难从木材中直接提取,主要来源是纸浆废液,资源极为丰富。木质素不单独用做胶黏剂,而是利用木质素的酚基与甲醛作用得到的酚醛树脂类聚合物作为胶黏剂。为提高耐水性,可与环氧异氰酸酯、苯酚、间苯二酚等化合物并用。

  木质素胶黏剂主要用于胶合板和刨花板的粘接。但其粘度高,色泽深,对其改进后,可扩大适用范围。

  阿拉伯胶也称金合欢树胶,是一种野生刺槐科树上的流出胶液。由于多产于阿拉伯国家而得名。阿拉伯胶主要由分子量较低的多糖和分子量较高的阿拉伯胶糖蛋白组成。

  由于阿拉伯树胶的水溶性好,因此配制十分简单,既不要加热也不需要促进剂。阿拉伯胶液干燥极快。可用于光学镜片的粘接、邮票上胶、商标标签的粘贴、食品包装的粘接和印染助剂等。

  以无机物,如磷酸盐、硅酸盐、硫酸盐、硼酸盐、金属氧化物等为黏料配制成的胶黏剂称为无机胶黏剂。

  硅酸盐类胶黏剂胶接强度较高,耐热、耐水性能较好,但耐酸、碱性性能较差。可广泛应用于金属、玻璃、陶瓷等多种材料的胶接。

  以浓缩磷酸为黏料的一类胶黏剂,主要有硅酸盐-磷酸、香港六统天下特马论坛。酸式磷酸盐、氧化物-磷酸盐等众多品种。与硅酸盐类胶黏剂相比,具有耐水性更好、固化收缩率更小、高温强度较大以及可在较低温度下固化等优点。