胶粘剂生物质品种应用解说

    我国作为世界胶粘剂生产和消费大国， 2002年、2003年、2004、2005年，我国胶粘剂的产量分别为290.0万t、335.0万t、379.0万t和427.2万t。产量年均增长率高于同期国民经济增长速度。三醛胶(脲醛、酚醛和三聚氰胺甲醛树脂胶)以年均40%的市场占有率成为胶粘剂中产量最大的产品。我国胶粘剂消耗量最大的是胶合板及木工行业，其次是建筑建材业。
 
近年来随着人们环保意识的增强和国家环保法规的健全、石油储量的减少，和基于石油的高分子材料带来的价格上扬和环境污染问题，使得胶粘剂工业重新考虑天然胶粘剂。生物质胶粘剂作为一种以可再生的、来源于生物的有机资源为原料的，环境友好型胶粘剂再次成为研究热点。
 
国外生物质胶粘剂研究与应用的新进展
传统生物质胶粘剂使用的历史十分悠久，其应用也非常广泛。但由于传统生物质胶粘剂存在胶接性能差的缺陷，伴随着合成树脂木材胶粘剂的开发应用，传统生物质胶粘剂的应用逐渐减少。自20世纪90年代以来，由于石油衍生物价格上涨带来的成本问题和环境保护问题日益突出，使利用价格低廉的可再生资源代替石油资源，发展环保型胶粘剂成为胶粘剂工业面临的紧迫任务。人们研究发现通过对生物原料进行改性和变性，可以改善生物质胶粘剂的耐水和胶接性能并应用于各个领域。
 
Jenn等人通过对大豆蛋白进行酰化改性，所制的胶粘剂可以用于纸张涂布。Boyer等人用缓慢冷冻和融化的方法来生产植物蛋白胶粘剂，并应用于纺织、纸箱包装及水基涂料等行业。2001年美国的Soypolymer公司，研制了一种多功能的化学改性大豆分离蛋白，可以用于涂料、胶合板的粘接等许多领域。KaichangLi通过研究海蚌粘性蛋白质，然后利用多巴胺对大豆蛋白质进行改性，成功开发出环境友好型木材胶粘剂，其胶接性能和耐水性能得到很大改善，并将其应用于美国的多个胶合板厂。
 
对改性单宁胶的研究主要集中应用于高温封堵剂和木材工业。Pizzi成功研究了用氨基树脂作加强剂制备黑荆树单宁胶，并以2价金属离子作为催化剂，缩短单宁胶的固化时间。Navratil利用黑荆树栲胶、甲醛和无机盐水溶液在65～250 ℃下形成的凝胶应用于地层封堵；后来将磺化栲胶和苯酚、甲醛混合制成能耐250 ℃高温的堵剂。对于淀粉类生物质胶粘剂主要是加入各种交联剂、氧化剂、增塑剂，等物质对其性能进行改善，其主要应用于纸张、棉织物、信封、瓦楞纸板、包装及木材行业。SyedHImam等以聚乙烯醇为基准物质，加入玉米淀粉、三聚氰胺树脂合成木材用胶粘剂，此胶粘剂有很好的粘接性和抗水性，并具抗菌能力。改性木质素胶粘剂主要应用于型煤、铸造型砂、筑路、荒漠治沙、肥料及木材行业，Schneider等利用糠醇、木质素、马来酸酐等混合制成耐水性能良好的木材胶粘剂。ClausFelby等用氧化还原酶来氧化木质素制取木材用胶粘剂，该产品可与脲醛树脂相媲美。
 
利用与合成胶粘剂共聚或共混的方法，提高生物质胶粘剂的耐水性和胶接强度，也是胶粘剂工业的一个新的研究热点。利用这种方法主要是在不影响合成树脂胶粘剂的性能或提高其性能的基础上通过添加生物质组分减少其有毒挥发物质的释放或降低成本，从而生产出共聚或共混生物质胶粘剂。Bassi发明了蛋白质/淀粉纸张涂料，用于牛皮纸的涂布。RolandEKreibicha等，研究了以水解大豆分离蛋白与苯酚-间苯二酚-甲醛组成的双组分胶粘剂用于生材的端接。结果表明，胶合强度和耐久性满足结构材的要求。而美国的Eka化学公司生产了这种双组分胶粘剂，并用于指接材的生产2002年以来，美国大豆协会重点开发和推广4种大豆基胶粘剂：1)一种豆蛋白/苯酚-间苯二酚-甲醛的双组分胶粘剂用于生材的指接；2)可替代酚醛胶的耐水性增强型大豆基胶粘剂；3)用于胶合板的发泡胶粘剂；4)可替代脲醛胶的耐水性增强型大豆基胶粘剂。KaichangLi研究了大豆粉与树脂混合并已成功商业化应用于胶合板生产。


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