摘要:以装订与包装、螺旋锁固、一般与航空结构用胶为例,简要探讨了胶粘剂从高性能化、功能化、高功能化向智能化的发展过程,初步分析了胶粘剂功能化与性能要求、性能要求与应用需求的关系。 关键词:胶粘剂;功能化;性能要求引 言 近年来,“功能性胶粘剂”与“功能化”的词汇逐渐见诸于报刊,也有专辑、专著出现。人们将“功能性胶粘剂”定义为“具有特殊功能的胶粘剂”[1]。 胶粘剂性能要求决定于应用需求。如将邮票贴于信封上,性能要求很低;但同是纸张粘合,装订或纸包装物粘制的要求就会多一些。从小至一个螺钉的锁固到大至一架巨型飞机的结构粘接,性能要求在逐步增多、提高。 胶粘剂又称粘合剂,按其定义本身就应有粘合性、具粘合功能,功能性胶粘剂的“特殊功能”含意是什么?胶粘剂的功能化与对其性能要求有关[2],而性能要求又决定于应用需求,那么,目前需求有无宏观影响,它会引起性能要求的何种变化? 考察胶粘剂功能化过程,分析其与性能要求及需求的关联,对今后胶粘剂的研发工作可能有一些参考作用,本文拟就几方面应用实例对此做以探讨。1 书刊装订与纸包装物粘制—粘接的可逆性 对于粘接,过去一般只考虑单向性,粘得越牢越好,不考虑其解粘。近年来粘接可逆性已提上日程,如大型纤维增强塑料粘接制品报废后需要解体怎么办?在书刊装订与包装纸器制造方面也存在这个问题,因为它报废后纸张要循环使用,其中粘接材料热熔胶不解粘会对此造成不良影响。热熔胶解粘手段之一就是使其分解,而分解又有水与碱的分解和生物分解两个方法。 (1)水与碱分解[3] 热熔胶能用热水或加碱解粘,必须具备水溶性或水分散性。具备此性能的热熔胶主要有三种类型。 聚乙烯醇(PVA)型:具备此功能的胶粘剂必须是部分醇解的PVA,醋酸基含量较高(50%-80%),聚合度要低(小于500),一般不单独使用,其中要加入增塑剂等助剂。 丙烯酸型:含羧基量较高的丙烯酸型聚合物可用碱分解或分散,而且由于羧基的存在粘合力也可以提高。 聚酯型:此类胶耐湿、耐热性能良好,如用作水解性胶必须在其中引入亲水性基团,其中有羧基,更好的有硫酸基。此类胶的功能化必须考虑耐水性与水解性的平衡。 (2)生物分解性[4] 纸包装容器用胶量虽然很少,但它对包装物再浆化影响很大。造纸过程中有时在原始纤维中加入一些由包装等废料回收的纸,传统的热熔胶不降解,它会使新制的纸张出现针孔与疵点,影响印刷和美观。 目前,市场销售的生物分解性聚合物以天然类居多,合成类几乎为聚酯型热熔性聚合物,其中聚乳酸类令人非常感兴趣。所以这样,一方面它可以被微生物分解;另一方面它还可以由可再生资源藉微生物发酵形成的乳酸制备。植物将空气中的CO2藉光合作用将其转化为醣类,微生物又将其转化为乳酸;所制得的聚乳酸用过后又经微生物变成CO2释放到空气中。取之自然,回归自然,这个CO2生命循环是持续发展型材料理想的循环方式。 此类胶的功能化也需要注意相反性能的平衡性。 脆性与柔性的平衡。聚L—乳酸(PLLA)均聚物可以由乳酸自聚或其二聚体丙交酯开环聚合制备。其玻璃化温度55~60℃,熔点约170℃,拉伸强度50MPa,断裂伸长2%,说明其熔点高、较脆,如用作胶粘剂需加入柔性组分。聚ε—己内酰胺(PCL)玻璃化温度约-60℃,熔点约61℃,拉伸强度20MPa,而断裂伸长达1000%。PLLA与PCL及其共聚物均能在生物环境中降解。有人对以mol比为81:19的PLLA/PCL的聚乳酸基热熔胶做了评价,结果表明该共聚物是包装用生物降解胶粘剂有潜力的取代者。与传统非降解乙烯-醋酸乙烯(EVA)型热熔胶相比,其大部分被测的,如适用时间、硬化时间、粘度、重量损失以及拉伸强度、搭剪强度和伸长值等性能,两者均相当。 分解性与稳定性的平衡。未经处理的PLLA/PCL共聚物的粘接件,其机械性能随样品几何形状而不同,有的几日内即可分解,而该聚合物加工过程中分解也很严重。增强稳定性的方法是样品在加工前进行干燥,在N2的气氛保护下进行的加工,更有效的是对未经处理过共聚物用过氧化物和醋酐处理。稳定化的热熔胶在食品等类似包装加工中分解性不再成为问题。(待续)
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