淺析環保型氯丁膠粘劑的發展

時間:2022-11-01 11:08:09

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淺析環保型氯丁膠粘劑的發展

摘要:目前市場上銷售的氯丁膠粘劑普遍以溶劑型為主,生產施工過程中對人體健康和生態環境造成嚴重的危害。隨著經濟物質生活水平的提高,人們對氯丁膠類建材產品環保性能提出更高的要求,環保型氯丁膠粘劑發展順應了時代潮流。本文逐一分析溶劑型氯丁膠粘劑的毒性和污染來源,提出了溶劑型氛丁膠粘劑環保化的途徑,介紹了環保型氯丁膠粘劑的品種,指出了生產和使用環保型氯丁膠粘劑勢在必行,刻不容緩。

關鍵字:氯丁膠粘劑;污染來源;環保途徑

氯丁膠粘劑粘接性好、施工簡潔高效、粘合對象面廣,廣泛應用于制鞋、家具、廣告、印刷、機械等行業領域,在粘接市場上被稱為“萬能膠粘劑”。目前市場上銷售的氯丁膠粘劑主要以溶劑型為主,溶劑型氯丁膠粘劑生產過程中大量采用純苯、甲苯及苯類混合物為原料,生產、施工人員長時間接觸這類有毒性苯類芳烴溶劑,容易引起身體白細胞嚴重下降或慢性中毒,給人們的身體健康帶來嚴重的危害。同時,這類有毒性苯類芳烴溶劑在氯丁膠粘劑生產、使用過程中散發出大量的有害氣體,加劇了周邊空氣環境的污染。溶劑型氯丁膠粘劑雖然曾在粘接事業上作出了巨大的貢獻,但其危害健康、污染環境的弊端日益顯現,加快環保型氯丁膠粘劑的研制,爭取早日取代傳統混合溶劑型的氯丁膠粘劑,已成為社會的共識。

1溶劑型氯丁膠粘劑的污染來源

1.1普通溶劑。溶劑型氯丁膠粘劑生產工藝中,苯類溶劑、氯化溶劑正己烷等在產品的占比中高達80%,是溶劑型氯丁膠粘劑主要原料[1]。具有大量毒性的純苯、甲苯及苯類混合物,在生產施工過程中容易會發成氣體被人所吸收,人體在長期積累苯類溶劑后經常出現頭暈、惡心、乏力等不良癥狀,甚至致癌或死亡。此外,大量的溶劑在膠液干透后化為有毒氣體揮發到周邊空氣環境中,經過化學作用反應,引發光化學煙霧污染事故。1.2防老化。溶劑型氯丁膠粘劑生產配方中防老劑是不可或缺的功能助劑,它可以延長氯丁膠粘劑的使用壽命,防止橡膠氧化分解,能夠持續保持粘接部件的牢固耐用。目前化工廠生產氯丁膠慣用的老化劑為D(丁),D(丁)雖然有效的增強了氯丁膠的老化能力,但人體長期接觸會造成皮膚過敏,甚至致癌,是國家相關部門已經明令禁止使用的危險化學品。1.3交聯劑。交聯劑又稱固化劑,是有效加快氯丁橡膠膠粘劑的表干固化速度的助劑。常用的交聯劑有多異氰酸酯,如四異氰酸酯及甲苯溶液,這類溶劑有效的增強了氯丁膠的粘接性、耐老化、耐油污等理化性能,使用方法簡潔、效果顯著。同時,氯丁膠的交聯劑極具毒性,對于長期接觸的生產施工者造成嚴重的肝、腎器官損傷,對人體危害巨大。盡管近些年研制的DesmodurR、DesmodurRF及2000-RF對人體危害減少了很多,但這些產品嚴重破壞環境中的臭氧物質。

2溶劑型氯丁膠粘劑環保化途徑

2.1對環保型溶劑的要求。傳統氯丁膠粘劑所用苯、甲苯類溶劑長期接觸中容易引起身體慢性中毒,嚴重的危害人體健康。但苯、甲苯類溶劑之所以一直沒有被放棄,主要在于它具有良好的溶解性能,這是其他低毒、環保溶劑所無法代替的。一款真正的環保型溶劑必須是對人體無害、環境友好的特性,同時還需要具有良好溶解性、干燥快、粘度適中等實用性能,若無使用價值在環保也很難推廣發展。溶劑型氯丁膠所用溶劑中除了苯、甲苯類溶劑外,正已烷、醋酸異丙酯、溶劑油等溶劑雖然達到環保條件,但是每一個都無法單獨溶解氯丁橡膠。如果能夠經適當搭配一下這幾個溶劑的話便能溶解氯丁橡膠,并有良好的貯存和低溫穩定性[2]。2.2改變預反應物的制備方法。傳統溶劑型氯丁膠粘劑原料中大量使用純苯、甲苯等苯類溶劑,苯類溶劑具有良好的溶解性,所以傳統的溶劑型氯丁膠粘劑生產過程中常將叔丁酚醛樹脂(2402樹脂)和氧化鎂在苯類混合溶劑中進行預反應。環保型氯丁膠粘劑不能使用極具毒性的苯類溶劑,剩下的丙酮、丁酮、醋酸乙醋等低毒溶劑溶解性不足,難以完成叔丁酚醛樹脂(2402樹脂)和氧化鎂的預反應。如果以環己烷和溶劑汽油搭配使用的混合溶劑來進行預反應,同樣可以獲得較高的粘接性和穩定性。2.3適當提高氯丁膠粘劑的固含量。溶劑型氯丁膠粘劑對人體健康和生態環境危害最大的就是溶劑,減少溶劑含量占比、提高氯丁膠粘劑的固含量,是溶劑型氯丁膠粘劑邁向環保方向的最快途徑[3]。隨著環保法規日趨嚴格,逐步向高固含量發展是溶劑型氯丁膠今后的發展趨勢。然而目前卻有不法生產企業,枉顧人類健康和環境保護需求,為了追求更多的自身利益逆勢而為,逐年降低溶劑型氯丁膠的固含量。這種黑心行為雖然為自己爭取了一點小利,而社會和環境保護工作為此需要付出巨大的代價。目前市場上的溶劑型氯丁膠粘劑固含量只有18%耀22%,也就是說1000萬t的氯丁膠粘劑消耗中,就有800萬t溶劑化為有毒氣體排放到環境中,這給健康和環保帶來巨大的隱患。國家相關部門應該盡快擬定產品和環保法規,以明文的規定逐步提高氯丁膠粘劑的固含量,同時給以犧牲環境為代價的逆勢行為以嚴厲的打擊。

3環保型氯丁膠粘劑的品種

3.1溶劑型氯丁膠粘劑。水性氯丁膠粘劑存在著干燥速度慢、初粘力低、低溫易凍結等方面的不足,短時間內不可能動搖到溶劑型氯丁膠粘劑的市場地位[4]。推進氯丁膠產品向環保方向發展,最快捷的方法還是探索出溶劑型氯丁膠粘劑環保化。溶劑型氯丁膠的主要危害來自于溶劑,環保化的關鍵就是尋找更環保、低毒型的材料代替苯類含苯類及氯化溶劑等毒性大的溶劑。環保型氯丁膠粘劑的溶劑選擇上,除了要考慮溶劑的溶解能力、干燥速度及粘度等常規指標外,還要同時兼顧氣味小、毒性低等健康環保因素。事實上,氯丁膠粘劑之所以如此青睞于苯類和含苯類及氯化溶劑,主要在于該類溶劑具有較好的溶解性,可以快速的溶解氯丁橡膠。氯丁橡膠在剩下的環己烷、丁酮、醋酸乙酯等低毒害的溶劑中都不能單獨溶解,但如果能有效地將這些溶劑以合適比例搭配使用,不僅能夠快速溶解氯丁橡膠,還能制備出具有貯存和低溫穩定性的高品質環保型氯丁膠粘劑[5]。3.2水基型氯丁膠粘劑。水性化是溶劑型產品走向環保的主要發展方向,水基氯丁膠粘劑以氯丁膠乳為主要原料,是一款對人體健康無危害、生態安全的環保型氯丁膠粘劑[6]。水基氯丁膠粘劑目前主要品種是氯丁膠乳,國內應用的主要是LDJ-403和LDJ-503。LDJ-403膠乳是一款具有高凝膠特性的陽離子型膠乳,苯不溶凝膠聚合物分子含量達70%~80%,所以運用LDJ-403膠乳制備的水基氯丁膠粘劑具有粘接牢固、儲存穩定等優良的綜合性能。雖然氯丁膠乳水基膠粘劑優點很多,但干燥速度慢、初粘力低、低溫易凍結都是致命弱點,在很多領域難以被采用。我們相信從溶劑型向水基型是氯丁膠粘劑未來發展的必然趨勢,但水基型氯丁膠粘劑在市場推廣過程中并非一帆風順,真要完全取代溶劑型氯丁膠粘劑必然要克服目前的重重困難。3.3液體氯丁膠粘劑。20世紀60年代剛出現并逐漸工業化的液體氯丁橡膠,又稱之為聚氯丁二烯。剛開始時候品種比較少,后來逐漸出現了如美國DuPont公司的FB、FC、FM和日本Denka的LCR,開發出端琉基、端梭基、端羥基的液體氯丁橡膠。液體氯丁膠粘劑在物理機械性能方面遠不如固體氯丁橡膠,但在粘接性、耐候性及難燃性的性能上絲毫不遜色與氯丁橡膠。液體氯丁橡膠同時也是無溶劑型膠粘劑和密封劑配制上的優異原來,因為LCR與樹脂、橡膠、增塑劑等都有很好的相容性,端基有無官能團的均可固化。液體氯丁膠粘劑同時具備既對人體無害,又不造成對環境的污染雙重先天優勢,但因性能不突出、價格太高,尚未擴大應用。

4結語

健康與環保是21世紀人們最關注的主題之一,任何危害生態環境、人體健康的工業品都難逃淘汰的命運。溶劑型氯丁膠粘劑雖然具有粘接性強、施工方便等優異性能,但對人體健康和環境保護工作造成極大的破壞,給經濟及社會效益上添加負面影響引起人們的關注。人們對溶劑型氯丁膠粘劑退出舞臺的要求越來越強烈,生產和改進環保型氯丁膠粘劑勢在必行。誰能重視環保型氯丁膠粘劑研發投入,盡早生產出安全生態、健康環保型氯丁膠粘劑,誰就能在市場競爭中領先一步。

參考文獻:

[1]李子東,李廣宇,何紅波,等.溶劑型氯丁膠粘劑的環保化[J].粘接,2002(6):36-39.

[2]李廣宇,何紅波,于敏,等.環保型氯丁膠粘劑[J].化學與粘合,2002(6):271-273.

[3]戴宏程,宋輝,鄧繼春,等.無苯低毒氯丁膠粘劑的研制[J].粘接,2003(5):13-16.

[4]鄧明紅.氯丁膠粘劑的低毒溶劑配方的研制[J].中國膠粘劑,2003(2):41-43.

[5]戴李宗,周善康.不含“三苯”高性能鞋用膠粘劑的研制[J].高分子材料科學與工程,1999(5):117-120.

[6]廖暉,曾雷.環境友好EVA強力裝飾萬能膠的研制[J].中國膠粘劑,2006(11):36-38.

作者:龐文武 溫海軍 何冬梅 吳超賢 單位:1.廣東三和化工科技有限公司 2.廣東順德三和化工有限公司