可生物降解膠黏劑發(fā)展現(xiàn)狀的研究.doc

可生物降解膠黏劑發(fā)展現(xiàn)狀的研究分析 摘要 隨著全球?qū)Νh(huán)境保護(hù)的日益重視，尤其是國(guó)內(nèi)將綠色經(jīng)濟(jì)作為今后發(fā)展的主要方向，綠色環(huán)保成為各行各業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。在各行各業(yè)中廣泛應(yīng)用的膠黏劑也必然面臨著更高的環(huán)保要求，可生物降解的環(huán)保膠黏劑成為膠黏劑發(fā)展的必由之路。本文對(duì)可生物降解的環(huán)保膠黏劑的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，介紹了市場(chǎng)上已推出可生物降解膠黏劑，并對(duì)各種膠黏劑的研發(fā)現(xiàn)狀、主流產(chǎn)品及應(yīng)用情況進(jìn)行了研究，進(jìn)一步分析了環(huán)保膠黏劑的發(fā)展趨勢(shì)。關(guān)鍵詞 環(huán)保膠黏劑；可生物降解膠黏劑Research and Analysis on Development of Biodegradable Adhesives Abstract Environment protection is becoming the important problem and the green economy has been the main direction of our country. Green development is the trends in every industryEnvironment protection is also a hot topic in adhesive industryEnvironment friendly adhesives are becoming the only developing way of adhesiveIn this paper，the current situation of the development of environment friendly adhesives was analyzedThe biodegradable adhesive environment friendly adhesives which were most commonly used in market were introducedThe development of various adhesives，main products and application were studiedFinally，the development trend of environment friendly adhesive was analyzedKey words Environment friendly adhesive; Biodegradable adhesive 可生物降解膠黏劑的基體樹(shù)脂主要有天然高分子材料和合成高分子材料。天然高分子材料包括淀粉，聚羥基烷酸酯(PHA)、植物蛋白等，合成高分子材料主要是聚乳酸(PLA)等。天然高分子材料合成的可生物降解膠黏劑最大優(yōu)點(diǎn)是在儲(chǔ)存和應(yīng)用過(guò)程中具有良好的穩(wěn)定性，而用過(guò)廢棄后又能快速降解1-5。1 可生物降解膠粘劑可生物降解膠黏劑由于可在自然環(huán)境下自然降解，有利于保護(hù)環(huán)境，擁有很好的應(yīng)用前景，且是今后膠黏劑發(fā)展的主要方向6-10。淀粉膠是應(yīng)用時(shí)間最久的一種可生物降解膠黏劑，對(duì)它的抗酶防腐性、耐低溫性及耐水性的改性是目前亟待解決的問(wèn)題。朱曉飛11等采用淀粉改性的聚醋酸乙烯酯(PVAc)乳液與聚氨酯(PU)預(yù)聚體交聯(lián)制成了具有IPN(互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物)結(jié)構(gòu)的膠黏劑，反應(yīng)溫度為65-85，由此制得的淀粉IPN型環(huán)保膠黏劑耐低溫性、耐水性均得到提高，且黏結(jié)強(qiáng)度高，可用于層壓板與紙塑、木塑復(fù)合材料的黏結(jié)。錢(qián)志國(guó)12等采用復(fù)合增塑劑(由甘油、甲酰胺和尿素組成)對(duì)天然淀粉進(jìn)行改性，并在高溫高剪切作用下制得熱塑性淀粉(TPS)，將TPS與乙烯-醋酸乙烯(EVA)及相關(guān)助劑熔融共混，制備了新型低成本改性淀粉膠黏劑。該膠黏劑具有成本低、耐水性?xún)?yōu)和適用性廣等優(yōu)點(diǎn)，可應(yīng)用于糊盒、書(shū)籍無(wú)線(xiàn)膠訂、木材積層板制作等領(lǐng)域，屬于純天然可再生材料。PHA是微生物在不平衡條件下儲(chǔ)存干細(xì)胞內(nèi)的一種高分子聚合物，廣泛存在于自然界許多原核生物中，具有良好的生物相容性和生物降解性，可作為可生物降解膠黏劑的基體樹(shù)脂，是近年來(lái)環(huán)保材料研究的熱點(diǎn)。為提高性能、降低成本，通常采用其他高分子材料對(duì)其進(jìn)行改性。Pandey13等將一種力學(xué)性能好，降解時(shí)間長(zhǎng)的聚合物與另一種降解時(shí)間短、力學(xué)性能差的聚合物混合，并采用微波輻射法合成了可生物降解的聚乳酸一聚羥基乙酸聚合物，該產(chǎn)品與聚羥基烷酸酯相比具有良好的綜合性能，性能滿(mǎn)足各項(xiàng)環(huán)保指標(biāo)，是一種真正的綠色、環(huán)保、健康膠黏劑。中國(guó)印刷科學(xué)技術(shù)研究所印刷環(huán)保技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室也在積極研究以聚羥基烷酸酯為基體的環(huán)保膠黏劑，將其應(yīng)用于不干膠標(biāo)簽領(lǐng)域，為包裝行業(yè)的綠色化帶來(lái)新希望，目前實(shí)驗(yàn)已取得階段性進(jìn)展。PLA是以乳酸為主要原料聚合而成的可生物降解膠黏劑，其制備方法主要有直接縮聚法和開(kāi)環(huán)聚合法兩種14。PLA在環(huán)境中可被降解為小分子，然后在酶作用下迸一步降解，最終分解為H2O和CO2。Lando15等在文獻(xiàn)中介紹了一種乳酸基可生物降解膠黏劑，它是由中心部分連接的2個(gè)或3個(gè)官能團(tuán)和橫向PLA嵌段組成的低聚物，將活潑的一己內(nèi)酯(CL)分子引入PLA嵌段分子鏈中，產(chǎn)生更長(zhǎng)的可降解分子鏈，從而在提高膠黏劑強(qiáng)度的同時(shí)保持膠黏劑玻璃化溫度不變。Cohn16等針對(duì)上述可降解膠黏劑進(jìn)行了深入研究，包括受溫度影響的流變性能、黏結(jié)性能以及組成與形態(tài)的關(guān)系，并發(fā)現(xiàn)其具有作為組織膠黏劑的潛能。近期中科院寧波材料技術(shù)與工程研究所研究出一種以大豆為原料的無(wú)醛膠黏劑，并即將投入生產(chǎn)。這款環(huán)保膠黏劑避免了甲醛污染，也是應(yīng)對(duì)歐美綠色壁壘的有力“武器”。德國(guó)化學(xué)公司巴斯夫在2011年初推出一款新型可生物降解膠黏劑，適用于軟包裝產(chǎn)品。這款可堆肥Epotal生態(tài)膠黏劑，可應(yīng)用于多層薄膜以及其他可生物降解的軟包裝材料上17-22。2 影響膠粘劑生物降解的因素及其評(píng)價(jià)方法23-3021 影響膠粘劑生物降解的因素:1. 環(huán)境條件、溫度、濕度，礦物質(zhì)和碳源是微生物生長(zhǎng)繁殖的必要條件，在很大程度上影響膠黏劑的生物降解過(guò)程；2. 聚合物分子的結(jié)構(gòu)，其生物降解的次序是脂肪族酯鍵、肽鍵、氨基甲酸酯鍵、脂肪族醚鍵和亞甲基鍵；3. 微生物，用于聚合物降解的酶主要是水解酶和氧化還原酶l4. 添加劑，有利于微生物繁殖和消化的添加劑也有利于膠黏劑的生物降解。22膠粘劑生物降解的評(píng)價(jià)方法降期2.2.1 土埋法將膠粘劑埋人土中保持一定的溫度和濕度，并經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后測(cè)定其各種強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率和質(zhì)量變化。該方法可以反映膠粘劑在自然環(huán)境中的可生物降解性能，但是試驗(yàn)周期較長(zhǎng)且重復(fù)性較差。2.2.2酶分析法在容器中加入緩沖液和被測(cè)試樣，經(jīng)酶作用一定時(shí)間后，分析試樣的失重情況，并目測(cè)霉菌的生長(zhǎng)情況，顯微鏡分析試樣的物理性能或化學(xué)性能的變化。該方法的優(yōu)點(diǎn)是試驗(yàn)周期短，重復(fù)性和定量性好；缺點(diǎn)是不能反映膠粘劑在自然環(huán)境中的實(shí)際情況。2.2.3 結(jié)構(gòu)變化的測(cè)定借助現(xiàn)代分析手段(如紅外光譜(FT-IR)、核磁共振(NMR)和光電子能譜(XPS)等1來(lái)檢測(cè)試驗(yàn)前后試樣表面結(jié)構(gòu)的變化情況。該方法用于微生物降解的初始階段是比較有效的，也是比較常用的一種方法。2.2.4反應(yīng)產(chǎn)物的測(cè)定使用各種儀器測(cè)定發(fā)生降解反應(yīng)時(shí)所消耗的O2量以及所產(chǎn)生的CO2量，以此來(lái)表征膠粘劑的降解性能但不能追蹤反應(yīng)過(guò)程中的中間產(chǎn)物。另外，還可以采用C14標(biāo)記聚合物的方法，在微生物作用下產(chǎn)生C02，并用堿性溶液吸收，采用滴定法測(cè)出C02,總量；再使用放射性衰減率法測(cè)定C14的C02量，最后用C14的CO2占產(chǎn)生的CO2的百分?jǐn)?shù)來(lái)表示微生物的侵蝕程度。該方法的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)驗(yàn)結(jié)果可靠、明確。通過(guò)生物降解性能的測(cè)試，可以了解被測(cè)試樣的可生物降解性能的優(yōu)劣。3 結(jié)論在環(huán)保意識(shí)不斷增強(qiáng)的今天，可生物降解型膠粘劑越來(lái)越受到人們的關(guān)注。雖然，可生物降解膠粘劑具有諸多優(yōu)點(diǎn)，但也存在著一些缺點(diǎn)，如在使用過(guò)程中穩(wěn)定性較差，粘接強(qiáng)度還有待于進(jìn)一步提高。目前，國(guó)外對(duì)有關(guān)可生物降解型膠粘劑的研究(包括該類(lèi)膠粘劑的制備、性能及其在各領(lǐng)域中的應(yīng)用)報(bào)道較多?？缮锝到庑湍z粘劑在醫(yī)用、包裝等領(lǐng)域中具有非常廣闊的應(yīng)用前景，并且作為環(huán)保型膠粘劑，將是膠粘劑工業(yè)今后發(fā)展的主要方向之一。參考文獻(xiàn)1 蔡永源. 內(nèi)外膠粘劑技術(shù)進(jìn)展J化工新型材料，1999，27(2):30-352 趙世亮. 我國(guó)環(huán)保型膠黏劑的應(yīng)用技術(shù)進(jìn)展J印刷技術(shù)，2010，(12):23-263 李偉. 裝用膠黏劑的環(huán)保發(fā)展趨勢(shì)J印刷技術(shù)，2007，(12):23-36.4 王晶，趙大生，孫秀英我國(guó)環(huán)保膠黏劑的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)J化學(xué)與粘合，2009，31(2)：51705 陳穎，黃英，苗璐，等可生物降解膠黏劑的研究進(jìn)展J中國(guó)膠粘劑，2008，17(11)：46506 劉杰，張然，楊建軍，等. 水性聚氨酯的改性研究進(jìn)展J. 粘接，2008,29(10);38-41.7 韓文杰萬(wàn)金泉，博和青等. 多重改性聚氯酯膠黏劑對(duì)聚烯烴薄膜的黏結(jié)機(jī)理J,中國(guó)膠黏劑，2010，19(7)：14198 馮慶民，楊振翔. 水基膠黏劑的研究與應(yīng)用進(jìn)展J.廣州化工，2009,37(7)15-20.9 張輝，傅和青陳煥欽UV固化膠黏劑的研究進(jìn)展J.粘接，2008,29(8):33-37.10 陳榕珍，成榮明，李國(guó)慶，等. 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