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绿色环保胶粘剂的定义及概述

绿色环保胶粘剂的定义及概述
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    
    1 前言
    绿色环保在整个商业领域已经成为一个公司的行为准则。环保材料提高了资源如能源、水和材料在胶生产中的利用率,减少了对人类健康和环境的影响。有效地利用环保材料为以下各项铺平了道路:
    用较少的能源和水资源来降低运营成本并提高产量;
    遵守空气质量标准从而提高公众和居民的健康标准;
    减少对环境的污染。
    挥发性有机化合物(VOC)有各种来源,如原材料、能源辐射和有害物质。VOC具有高蒸汽压和低水溶性。VOC因引起感官刺激和**神经系统症状而被大众熟知。
    2 绿色胶粘剂
    绿色胶粘剂可用多种方法定义,*常见的定义是:
    胶粘剂由可持续性原材料生产;
    胶粘剂通过环保工艺生产;
    胶粘剂的VOC排放量低。
    *近有些胶粘剂生产厂家致力于发展绿色粘合剂以响应环保法规和履行社会责任。以下为几个主要胶粘剂生产商采取的一些措施。
    通常用于纸张制造行业胶粘剂生产的邻苯二甲酸二异丁酯(DiBP)增塑剂被怀疑是有害于健康的,纸张制造商已经停止使用。汉高推出了新一代不含增塑剂的胶粘剂Adhesin A 78系列,可应用于纸张和包装行业。Adhesin A 78系列产品与早期的市售产品的性能相匹配,他们可以方便地应用于目前的机械上并超越了传统方法。
    国 民 淀 粉 化 学 公 司 在 包 装 上 用 新 型 聚 氨 酯FIBRECYCLE K.E.G.来替代传统的钢桶。这种纤维质包装桶可以100%回收再利用,从而减少了废物贮存场地。它也增加了产品的存储空间,降低包装成本,操作简便,节约能源,形成正向现金流来作为回收纸板的支付款。FIBRECYCLE K.E.G. 纤维桶不会导热到其表面,因而降低了接触性**的风险,为员工创造了一个更为安全的环境。
    美国罗门哈斯公司引进了Robond L二代,一种水溶性干粘接层压胶粘剂,可满足一般和中等性能范围内包装层压品的要求。这种新一代丙烯酸胶粘剂不含有机溶剂、VOC和芳香异氰酸酯,从而使食品包装更有益健康,工作环境更安全,并减少污染和火灾隐患。该胶具有高粘接强度、耐化学性和高剪切强度,从而使立即切割和快捷递送成为可能。这种新一代胶粘剂对CPP薄膜、铝箔,以及多种薄膜、薄片和纸张类的基板均具有优良的粘接性能。
    美国诺信公司通过EcoPattern技术引进ParternJet热熔性标签体系。这种技术使装瓶厂能更好地控制其原料和能量的利用率,也有利于产品的循环再利用和优化操作效率。非接触式胶枪可往任何尺寸的容器中注入极细的螺旋状胶条且几乎没有拉丝。与传统的轮式罐装相比,该技术能使装瓶厂节省高达90%粘合剂材料。
    3 绿色原材料
    3.1 松香
    松木化学品用于生产植物甾醇、松节油、树脂酸、松香和脂肪酸。他们是源自松树的可再生能源和天然材料。松香及其衍生物在松木化学品中占有很大的市场份额,主要用于胶粘剂、印刷油墨、涂料、表面活性剂、橡胶、纸制品和口香糖。在胶粘剂应用方面,松香主要用于包装及书籍装帧,随后是压敏胶和建筑胶。
    发展中国家对胶粘剂的需求量随着人民生活水平和可支配收入的增长而快速增长。在北美洲和西欧这样的发达地区,胶粘剂的需求量与国内生产总值(GDP)紧密随动。
    由于压敏胶市场对SIS聚合物需求量很大,制造业正考虑用如SBS和SIBS这样的替代品。这种趋势加大了对松香酯和萜烯树脂的需求量,与聚合物替代品相比,它们具有同样的相容性,但性能更好。
    松香树脂与聚合物的相容性用于水性胶粘剂使他们与这些新系统能很好地匹配。随着新的或改进的聚合物持续被引进,必须开发新的水性树脂以迎接挑战。一些松木化学品应用在辐射固化体系,但其需求量只占总需求量的极小部分。松木化学品,如松香酯和烯萜酚醛树脂,已应用于辐射固化丙烯酸胶。
    3.2 淀粉
    淀粉是一种天然生物聚合物,存在于玉米、小麦、马铃薯的根和茎中。其主要应用于改性化学品使之成为热塑性材料。因其生物降解性和可再生性,可使商业用胶粘剂对环境的污染*小化。
    通过酶破坏糖基之间的葡萄糖甙键,使淀粉分子分解和降解。聚合物的生物降解性随着淀粉含量的增大而增加。大约60%的淀粉含量方能有效降解。绝大部分淀粉基的生物降解聚合物,其淀粉含量一般为10% ~90%。若其含量少,淀粉粒子便相当于一个弱键而导致生物性破坏。
    淀粉基胶主要应用于包装工业,尤其是粘接纸制品和多孔基材。瓦楞纸箱制造厂用淀粉胶制造纸箱和纸板。
    易获得、价格低廉、应用方便和相容性是淀粉基产品的4个主要特点。优良的耐热性,较慢的固化速度,在油脂类中的不可溶性,无毒,可生物降解被认为是淀粉基胶的主要优势。
    淀粉基胶与各种高性能可生物降解聚合物,如脂肪族聚酯和聚乙烯醇混合以满足各种应用的需求。热塑性淀粉、淀粉-聚丁烯琥珀酸酯(PBS),己二酸酯混合物(PBSA)以及聚乙烯醇混合物(PVOH)等就是几种淀粉基胶。
    3.3 大豆基胶
    大豆是粘合剂中一种可再生、使用安全的原料,可用于木质复合材料的制造。大豆基胶被认为可替代酚醛、脲醛粘合剂。替换的主要原因是考虑苯酚(源自苯)、尿素(氨水和甲醛的产物,由甲醛和天然气制成)等原材料价格的增长。甲醛是致癌物,有害于木质复合材料生产者和用户健康。这些化学品作为胶粘剂应用于碎料板、中密度纤维板、胶合板的制造。尽管由于市售胶粘剂价格低廉,尿素和酚醛树脂尚未完全被大豆基胶所取代,但大豆基胶制造商不断在开发新技术,以提高胶粘剂的性能,同时也使产品更具有商业竞争力。
    3.4 其他原材料
    胶粘剂的生产中还使用其他生物原料,如酪素,是从牛奶中提取的聚合物;亚麻籽油是合成树脂和涂料的一种常见原料。大豆和蓖麻油为基料的产品可作为替代原料生产聚氨酯树脂。环氧油由植物油(大豆和亚麻籽)、过酸或者过氧化氢制备,主要是作为胶粘剂和塑料的可生物降解增塑剂。由长链脂肪酸(源自脂肪酸)与少许过量的伯胺发生反应生成的合成聚酰胺,通常被用做环氧胶粘剂和涂料的固化剂。
    4 绿色胶粘剂的发展趋势
    胶粘剂的技术进步必将表明天然资源和合成资源具有可比性能。目前的结构型胶粘剂产自于石油化学衍生品,耐久性和较高的粘接性是其重要特性。而所有绿色胶粘剂虽是可生物降解的,但不适合承载负荷。因而,今后对结构胶粘剂进行持续改进、采用生物质产品将成为制造商的工作重点。
    绿色胶粘剂并不能完全满足客户的需求。传统胶粘剂应用所遇到的环境阻力、工艺要求、独特的基材、产品成本和特殊应用是胶粘剂制造业所面临的一些挑战。客户及胶粘剂供应商应该齐心协力来生产出高性能的绿色产品。
    5 结语
    天然材料的成本有效性、生物相容性、天然易得、VOC的低排放,以及法规和公众意识是驱动绿色胶粘剂需求上升的主要因素。为可持续发展,公司应该大力发展具有较高性能的绿色胶粘剂。为了实现稳定的质量、高耐热性,应当进行更深入的研究。正如行业所预测的,天然材料在胶粘剂中对性能起主要作用的粘料、添加剂方面将扮演重要角色。随着对绿色胶粘剂的深入研究,发展趋势有可能从消耗性资源向可再生资源转变。

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