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天然胶黏剂是指由天然有机物制成的胶黏剂。它是最早进入人类生活领域的胶黏剂。
天然胶粘剂的特点是粘接速度快,贮存时间长,操作方便,价格便宜;而且大多数为水溶性,无毒或者低毒。但是由于天然胶粘剂的原料来源受地区、季节、气候等多方面自然条件的限制,品种比较单一、耐生物降解性较差、粘接力较低、不能适用于现代化大生产。但是由于天然胶黏剂大都是水溶性的或者是热熔型的,产品具有无毒、不污染环境,使得天然胶黏剂任然占着很重要的作用。在当今环保呼声日高的情况下,开发和利用再生资源的制作胶黏剂又受到重视。
1.木素胶黏剂
木素是木材的主要成分之一,其在木材中的含量约占木材质量的20%~40%,仅次于纤维素。木素很难从木材中直接提取,主要来源是纸浆废液,资源极为丰富。木素不能单独用来做胶黏剂,木素的酚基与甲醛作用后得到的酚醛树脂类聚合物才能被用来作为胶黏剂。为提高胶黏剂的耐水性,我们可能把它与环氧异酸酯、苯酚、间苯二酚等化合物并用。当前,木素的纯化技术以及如何降低其分散性是研究重点课题。木素胶黏剂主要用于胶合板和刨花板的粘接,它被改性后,可扩大其使用范围。改性方法有羟甲基改性、酚化改性、羟丙基改性、环氧化改性、聚氨酯化改性等。
2.单宁胶黏剂
单宁是一种含有多元酚基的有机化合物,广泛存在于植物的根、叶、皮和果实中。单宁胶剂的制作方法是将单宁、甲醛与水混合,并经加热,制得单宁树脂,然后在该树脂中再加入固化剂和填料,搅拌均匀即得到单宁胶黏剂。单宁胶的优点是固化速度快、胶黏性能好。冷固化的或无游离甲醛释放的木材胶黏剂是木材工业领域中使用的胶黏剂的发展方向。目前我们研究的重点是如何对单宁进行水解,以降低其分子量,增加分子的流动性、柔软性;如何将影响黏度和耐水性的树胶大分子进行降解,以提高其胶黏性能。
单宁胶黏剂具有良好的耐湿老化性能,其胶接性能与酚醛胶黏剂相似。
3.蛋白质胶黏剂
蛋白质胶黏剂是以含蛋白质的物质为主要原料的一类天然胶黏剂。动物蛋白和植物蛋白均可用来制作胶黏剂。此胶黏剂有较高的胶接强度,主要用于家具制造、木制品生产。但其耐热性和耐水性较差。
近年来,研究人员对大豆蛋白胶黏剂进行了大量的研究,试图提高它的耐水性及黏接强度。研究人员将大豆蛋白在碱性条件下水解后与酚醛树脂、苯酚-间苯二酚-甲醛树脂和脲醛树脂化合,制造出一种新的树脂,这种树脂比标准的苯酚-间苯二酚-甲醛树脂胶黏剂所需的固化时间短,还可黏接含水率高达150%的木材。
4.淀粉胶黏剂
淀粉是一种无毒无害、价格低廉、可生物降解、对环境友好的天然可再生资源。淀粉胶黏剂主要应用于纸及纸制品的胶黏。
5.纤维素类胶黏剂
纤维素是以葡萄糖为基本单元的高分子,它与淀粉的构成单元相同,但纤维素是以β-1和4糖苷键连接而成的线型高分子。纤维素不溶于一般溶剂,不能直接作为胶黏剂被使用。但是,经化学改性的纤维素衍生物可溶于水及有机溶剂,可作为胶黏剂使用。化学改性的原理是把纤维素的羟基变成酯或醚。纤维素类胶黏剂可作为热熔胶使用。
6.木材原料胶黏剂
木材在特定的条件下可被制作成胶黏剂,用于胶接木材。在300℃以上的高温条件下,研究人员把木材与酸、水或苯酚共同作用,使木材转化成低分子物质,从而制得木材胶黏剂。不过这种方法比较复杂,需要特殊的反应容器。近年来人们已研究出比较简单的木材液化方法,把木材液化后制成胶黏剂。