环保型胶粘剂应用及发展前景

环保型胶粘剂应用及发展前景

胶粘剂属于有机高分子化合物。随着科技的发展，各种多功能、高性能的胶粘剂在现代工业各领域中得到了日益广泛的应用，已经成为现代工业和国防工业不可缺少的一种材料。国家颁布《室内建筑装饰材料有害物质限量》10 项强制性标准后，环保已成为胶粘剂行业的热门话题。发展低毒和无毒的环保型胶粘剂已成为国际主流。今后胶粘剂的发展方向应该是环保型的热熔型、水基型和无溶剂型胶粘剂。未来全球合成胶粘剂市场将以低污染的水基胶和热熔胶为主流，环保型胶粘剂将成为市场的抢手货。

1、发展环保型胶粘剂的目的意义

胶粘剂是指同质或异质物体表面用胶粘剂连接在一起的技术，具有应力分布连续，重量轻，或密封，多数工艺温度低等特点。胶接特别适用于不同材质、不同厚度、超薄规格和复杂构件的连接。胶接近代发展最快，应用行业极广，并对高新科学技术进步和人民日常生活改善有重大影响。胶粘剂的环保问题是由于胶粘剂中的有害物质，如挥发性有机化合物、有毒的固化剂、增塑剂、稀释剂以及其他助剂、有害的填料等所造成的。胶粘剂中的有害物质主要是苯、甲苯、甲醛、甲醇、苯乙烯、三氯甲烷、四氯化碳、1，2—二氯乙烷、甲苯二异氰酸酯、间苯二胺、磷酸三甲酚酯、乙二胺、二甲基苯胺、防老剂D、煤焦油、石棉粉、石英粉等。

环保型胶是指在使用过程中对人体无伤害，绿色环保等。木工胶的环保特征主要体现在气味上，一般的胶气味很浓，对人体有很大的伤害。环保型的胶一般气味很淡，而且挥发很快，24 h之内就完全挥发掉，这样的胶才是环保的胶。随着社会经济和生活水平的提高，胶粘剂在人们的日常生活和生产中发挥着越来越重要的作用。由于胶粘剂具有应用范围广、使用简便、经济效益高等特点，因此无论是在高精尖技术中还是在一般的现代化工业中，胶粘剂都发挥着极其重要的作用。随着我国环保法规的日趋完善和人们环保意识的不断深化，环保型胶粘剂将成为未来胶粘剂市场的主流。

2、环保型胶粘剂的分类

（1）无溶剂型胶又称反应胶，是将可进行化学反应的两组分分别涂刷在粘合的物料表面，在一定条件下组分紧密接触，进行化学反应达到交联的目的。两组分必需对各自的粘合物具有较强的粘合性，并且反应的时间、压力、温度等工艺因素适当。据报道，我国研制出一种以低相对分子质量聚异丁烯类聚合物为主体，配以各种添加剂制备的新型单组分无溶剂型密封胶。该胶价格低廉，易于施工，具有良好的耐候性和永久粘接性能，能保证在汽车钣金与橡胶密封条之间的密封性。另外一种粘接性能好、低温固化、成本低的无污染的双组分聚氨酯胶粘剂，解决了低温固化困难的问题。无溶剂胶粘剂无溶剂挥发不造成污染，当然也应该在使用过程中没有有害小分子的释放。目前这种胶粘剂主要有热熔胶。该类胶没有污染、固化迅速、粘接面广，适用于连续生产、便于存储和运输。

（2）水性胶粘剂是一个最古老的品种，在古代人们全是以含有骨胶、干酪素等天然物系的水溶性高分子做胶粘剂的。到了20 世纪60 年代初，这个领域才有了新的发展。近年来，在胶粘剂开发研究中，推行安全无公害化，特别是无溶剂化，促进了水基胶粘剂的发展。水基性胶粘剂即以水作为分散介质的胶粘剂，又分为水溶型胶粘剂、水分散型胶粘剂和水乳型胶粘剂，是环保胶粘剂的一大类。水性胶粘剂就是以水为高聚物的分散介质，当高聚物溶于水，称为水溶性胶粘剂，而当高聚物借助乳化剂的作用，分散于水中，则称为水乳型胶粘剂。水性胶粘剂的优点有:对环境友好、无毒、不可燃、固含量高、可用现有的应用设备和设备较易清洗。例如水性丙烯酸酯胶粘剂通过有机硅改性水性丙烯酸酯，能赋予丙烯酸酯乳液一些新的性能。近些年水基胶环保型胶粘剂在我国发展迅速，在产量增

长的同时，产品质量也在不断提高，品种增多，一些技术含量高、性能好的胶粘剂不断出现，如抗寒耐水性好的乳胶，耐擦洗、耐污染和耐水性好的有机改性丙烯酸建筑用乳液等。

（3）无机胶粘剂是由无机盐、无机酸、无机碱和金属氧化物等组成的一系列范围相当广泛的胶粘剂。无机胶粘剂是一种新型胶粘剂，品种很多，按照固化条件分为气干型、水固型、热熔型以及反应型。无机胶大部分是由固体与液体混合而成的一种糊状物，原料易得。一般的有机胶粘剂能承受的高温通常都在100 ℃以下。如乳胶在60 ℃以下，环氧树脂在100 ℃左右，酚醛树脂在220 ℃左右。而无机胶粘剂能承受的高温达600～900 ℃，改进成分后达到1 800 ℃以上。通常是水溶性的，毒性小，不燃烧，无环境污染；热膨胀系数小，仅为钢铁的1 ／10，陶瓷的1 ／3；耐油、耐辐射、不老化，耐久性好，但是不耐酸、碱的腐蚀、耐水性较差，脆性较大，不耐冲击。可以室温固化，基本不收缩，有的反而略有膨胀。套接、槽接粘接性强度高，不宜平接。套接拉伸剪切强度大于100 MPa。

（4）天然胶和改性天然胶是人类最早使用的胶粘剂，至今已有数千年的历史，在人类社会发展和历史进程中，却起了很大的促进和推动的作用，此类胶原料易得、生产工艺简单、使用方便、一般为水溶性，且大多无毒。天然胶粘剂的品种很多，可以分为：植物胶粘剂、动物胶粘剂、矿物胶粘剂和海洋生物胶粘剂等，而按照化学结构可以分为：葡萄糖衍生物、氨基酸衍生物以及其他天然树脂胶粘剂。

3、环保型胶粘剂的发展之路

“环保、健康、安全”是一个全球性话题，也是各行业普遍关注的焦点问题。软包装行业也不例外，尤其是近几年我国软包装行业的快速增长和软包装的广泛应用，对环境、健康、安全的影响问题日益突出，其中，软包装复合用胶粘剂一直是人们讨论的核心问题之一。目前，世界各国都在积极探索双组分溶剂型聚氨酯胶粘剂的替代产品，如无溶剂胶粘剂、热熔胶粘剂、水性聚氨酯胶粘剂、醇溶性聚氨酯胶粘剂等环保型胶粘剂，而且已经在某些领域取得了长足进展。

环保型胶粘剂的研发和市场推广方面，各国所走的路有很大差异，采取的措施也不同。在欧洲，水分散型聚氨酯胶粘剂和无溶剂胶粘剂的研究已走在前列，其市场发展较快；在美国，反应型热熔胶粘剂的发展较快，但还没有哪种新型胶粘剂可以完全替代溶剂型双组分聚氨酯胶粘剂。而且，从目前市场的总体情况来看，溶剂型聚氨酯胶粘剂的需求量仍在不断增长，且增长量远远超过其他类型的胶粘剂。

3.1 水性化

胶粘剂的水性化就是以水为溶剂或分散介质制得水基胶粘剂，由于不用有机溶剂，从而杜绝了溶剂污染。应当指出，不是所有水基胶粘剂都无污染，如脲醛胶和107 胶也是水性胶，污染却很严重。乳液型丙烯酸酯压敏胶可以代替溶剂型压敏胶。水性复膜胶已开始代替溶剂型复膜胶，无毒性、不燃烧、无公害、使用安全。日本研制成功新型水性聚氨酯胶粘剂，适用于汽车内部装修，有可能取代现行通用的溶剂型胶粘剂。在聚乙烯醇（PV A）水溶液中配入异氰酸酯或预聚体，制成乙烯基聚氨酯乳液，能够代替脲醛胶，彻底解决甲醛释放问题。水性胶粘剂以无毒害、不污染而备受青睐，但其不足之处是干燥速度慢、耐水性差、防冻性不好。应当增高固体部分、加快干燥速度，采用交联方法，提高干燥速度和耐水性，以扩大它的应用。

3.2 无溶剂化

无溶剂化系指胶粘剂中不含溶剂，因无溶剂向大气挥发，不会造成污染和危害。绝大多数环氧胶、厌氧胶、一氰基丙烯酸酯胶、需氧改性丙烯酸酯结构胶粘剂、无溶剂聚氨酯胶、光固化胶粘剂都属无溶剂型品种。

3.3 固体化

固体化是胶粘剂以固态形式使用，如热熔胶、热熔压敏胶、水溶粉状胶、反应型棒状胶、办公用固体胶棒等，在涂布和粘接过程中都无挥发物放出，完全没有环境污染。国外推崇使用粉状胶具有性能稳定、无环境污染等优点。美国CP 胶粘剂公司生产了一种脲醛树脂粉，本身含有固化剂和填料，无气味、无污染、无毒害，用作优良的通用型木材胶粘剂。国内已出现一种高强优质的新型粉状胶粘剂———邦家强力胶粉，加水混合后成为聚合物分散体，具有突出的粘接性、耐水性和耐老化等。美国生产了一种环氧胶棒用于应急修补、堵漏非常方便。

3.4 溶剂型胶粘剂采用低毒、无毒溶剂

溶剂型胶粘剂干燥速度快、耐水性好，虽污染和毒性较大，但目前尚不能完全被水基胶粘剂取代，可采用低毒或无毒溶剂，如环己烷、醋酸乙酯、碳酸二甲酯等，制成无毒或低毒的溶剂型胶粘剂，国内市场已出现了鞋用无“三苯”的聚氨酯胶粘剂、接枝氯丁胶粘剂、SBS 型特效万能胶。值得提及的碳酸二甲酯（DMC）是一种新兴优良的低毒性溶剂。日本已用DMC 作为制备溶剂型胶粘剂的主要溶剂，目前国内已形成规模化生产。

清洁生产新工艺能实现经济效益和环境效益的统一，生产环境友好的胶粘剂。放弃使用味大的甲基丙烯酸甲酯，改用高沸点的单体。生产改性丙烯酸酯快固结构胶粘剂。在胶粘剂配制和生产过程中不使用有毒原料，如甲醛、氯化溶剂、芳香烃溶剂、含有毒重金属填料等。在无毒无害条件下进行生产，如用多聚甲醛代替甲醛溶液生产改性胺类固化剂。采用增加盐酸用量，降低pH，能使聚乙烯醇缩甲醛反应更完全，可使游离甲醛含量降低到0.2%以下，基本闻不到甲醛气味。添加甲醛捕捉剂，如淀粉、聚乙烯醇、三聚氰胺等，可明显地降低脲醛树脂胶粘剂游离甲醛含量。其中氧化淀粉比普通淀粉效果更好，可使游离甲醛含量<0.1%。

4、结束语

解决胶粘剂的环保问题必须有法律保障，制订胶粘剂的环境质量标准，加强监督，严格管理，不达标者不准生产、不准销售，限制“三苯”胶的生产与使用，限制三醛胶的游离甲醛含量，限制有害气体的排放量，限制氯化溶剂的使用。

随着国家，企业，客户对安全、绿色、环保理念的不断增强，发展环保型、节能型胶粘剂，同时加大研发力度和发展高技术含量、高附加值、高性能的胶粘剂新产品已经成为胶粘剂行业的新发展趋势。而水性聚氨酯胶粘剂因其环保性而越来越受到重视，市场潜力巨大。环保节能产品受青睐，胶粘剂的高固含量、无溶剂、水性、光固化等环境和低温固化、废弃物再生利用等节能的生产技术将会越来越受到重视，并不断加大研究开发力度，加快发展低毒、无毒、水性、易生物降解等环保节能型产品。今后几年内V AE 乳液产量将会成倍增长。丙烯酸乳液和PV AC 乳液的生产量年增长率都会有大的增长，热熔胶和热熔压敏胶会有很好的发展前景。