日益增长的全球环境问题以及限制对非可再生矿产资源的依赖的愿望刺激了具有成本效益和可再生粘合剂的发展，作为传统胶水，密封剂和其他粘结化合物的替代品。
图片来源：Noprati Somchit/shutterstock.com
由于它们的无毒性和生物降解性，几种生物材料（例如淀粉，纤维素和木质素）表现出巨大的潜力，作为可再生原料，用于可持续的粘合剂应亚博网站下载用。
目前，适用于工业应用的大多数粘合剂主要源自石油资源，例如乙烯乙烯乙烯，苯乙烯和丁二烯的块聚合物或丁二烯或异戊二烯，聚酯，聚酰胺，聚氨酸酯，聚氨酸酯和聚烯烃。通常，基于聚合物的粘合剂可以根据固化或凝固/干燥过程分类为水基胶粘剂，基于溶剂的粘合剂，反应性粘合剂和热熔体粘合剂。
新兴的环保粘合剂
近年来，提高化学制造工艺和产品的可持续性的动力越来越大。客户对客户的健康和环境意识不断提高，以及更严格的法规以及基于化石的原料的迫在眉睫的短缺和价格波动，这加速了转变向循环和资源效率的行业。
在粘合剂领域，这种转变最著名地表现为从溶剂到水基或高固体粘合剂的转变，以及对传统天然粘合剂材料（例如多糖，蛋白质和植物油）的重新兴趣。亚博网站下载
生物聚合物是基于农业原料等可再生原材料的天然或人造聚合物。亚博网站下载此类原料包括玉米淀粉，大豆蛋白，植物油以及从生物质中提取的材料，例如纤维素和木质素，并可以进一步改进生物聚合物。亚博网站下载
利用木材衍生的生物聚合物
纤维素是地球上最丰富的生物聚合物，估计每年产量约为1.5×1012吨。尽管纤维素符合粘合剂应用所需的大多数要求，但由于其复杂的半结构结构具有氢键和疏水性相互作用，因此纤维素无法融化或易于溶解在常见的工业溶剂中。
然而，在一系列有机溶剂中，已经合成了几种纤维素衍生物，例如三甲基硅烷基纤维素和硅胶的纤维素化合物，可与溶解度提高，从而产生高度柔韧性和可生物降解的膜形成胶粘剂或密封剂。
纤维素后，木质素是植物生物量的第二大构成。木质素是一种非线性低分子量酚类生物聚合物，作为木质纤维素生物修饰过程的副产品获得，是生物基材料的有价值的可再生资源。亚博网站下载材料的机械和化学特性可以通过嫁接反应很容易修饰。亚博网站下载例如，通过将反应性环氧官能团引入其结构，木质素可以建立可再生的环氧网络。这种修饰的木质素可以替代环氧树脂粘合剂化合物中的常规双酚A成分。
基于淀粉的粘合剂和密封剂
淀粉是一种与纤维素非常相似的多糖，但分子内键的不同构型允许大分子链形成延伸的带状构象。这种构象差异使淀粉比纤维素更容易结晶，更容易溶解。
通过在乙酰氧基 - 聚甘油氧烷基质中掺入大量未修改的玉米淀粉（超过80 vol％），已经开发了几种具有出色粘附，高鲁棒性和基于玉米淀粉和聚二甲基硅氧烷的出色弹性特性的可生物降解复合材料。此外，玉米淀粉颗粒还表现出与多硅氧烷化学的极佳兼容性。
不管使用的淀粉浓度如何，所有发达的生物启发剂的疏水表面均具有低摩擦系数，并且与热塑性淀粉相比，摩擦系数低，水吸收能力要少得多，这使得它们适合于粘合剂和密封剂的应用。这种基于淀粉的化合物是生物相容性的，即使在水生环境中也可以快速生物降解，从而避免了标准有机硅粘合剂的主要缺点之一。
植物油的优势
植物油的优势，例如可用性，低毒性，低成本和生物降解性，已经使它们成为化学制造的焦点。像木质素衍生物一样，可以通过引入各种官能团来调节源自植物油的粘合剂的性能。
来自AZOM的更多信息：汞的识别和元素分析
例如，从丙烯酸化甲基油裂（生物柴油生产中的副产品）获得的粘合剂表现出典型的压力敏感性粘合特性，与商业产品非常相似。具有羧基作为粘附增强剂的可调粘弹性特性的粘合凝胶通过二聚体脂肪酸和二醇的多敏以及男性化的甘油三酸酯合成。
最近，研究人员综合了源自腰果壳油的第一个完全基于生物的两体结构环氧粘合剂。基于生物的环氧树脂表现出与经典环氧化物的可比热和机械性能。
结合纳米晶纤维素（作为交联剂）和呋喃素胺（一种由农业副产品产生的生物化学化学物质），导致粘合剂具有超过20 MPa的粘合剂，当将铝粘液施加到铝底物上（与基于石油的粘合剂的可比强度），因此使其非常适合汽车应用。
这些发展表明，从可持续原料中获取单体和聚合物的技术过程可以取代粘合剂制造中的石油产品。R＆D努力支持提高其机械和化学性能以及开发新颖的特殊用途粘合剂的努力支持，这增加了增加可持续生物基础粘合剂市场份额的当前趋势。
参考和进一步阅读
Tenorio-Alfonso，A.，等。（2020）对生物基聚氨酯生产中可持续方法及其在粘合剂领域的应用中的综述。J Polym Environ28，749–774。可用网址：https://link.springer.com/article/10.1007/s10924-020-01659-1
Marques，A.C。等。（2020）对结构应用的粘合剂和表面处理的综述：金属和复合底物的可持续性和实施的最新发展。亚博网站下载，13（24），5590。可用：https://www.mdpi.com/1996-1944/13/24/5590
Colarossi，J。（2019）未来的可持续粘合剂不会持续下去。[在线]波士顿大学。可用网址：https://www.bu.edu/yabo214articles/2019/sustainable-gadhisives
Magalhães，S。等。（2019）关于基于生物的粘合剂和密封胶的简要概述。聚合物，，，，11（10），1685年。https://www.mdpi.com/2073-4360/11/10/1685
Hemmilä，V。，等。（2017）开发用于工程木板的可持续生物粘合剂 - 评论。RSC Adv。，7，38604-38630。可用网址：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2017/ra/c7ra06598a
免责声明：此处表达的观点是以其私人身份表达的作者的观点，不一定代表AZOM.com的观点有限的T/A Azonetwork本网站的所有者和运营商。此免责声明构成了条款和条件使用此网站。