Los adhesivos naturales son de uso común en nuestra vida diaria. Según diversas fuentes, se pueden clasificar en cola animal, cola vegetal y cola mineral. La cola animal incluye cola de piel, cola de hueso, goma laca, cola de caseína, cola de albúmina, cola de vejiga de pescado, etc.; la cola vegetal incluye almidón, dextrina, colofonia, goma arábiga, caucho natural, etc.; la cola mineral incluye cera mineral, asfalto, etc. Debido a su abundancia, bajo costo y baja toxicidad, se utiliza ampliamente en la fabricación de muebles, encuadernación, embalaje y artesanías.
adhesivo de almidón
Tras la llegada del almidón al siglo XXI, su buen desempeño ambiental se convertirá en una característica fundamental de este nuevo material. El almidón es un recurso natural renovable, no tóxico, inocuo, económico, biodegradable y respetuoso con el medio ambiente. Se utiliza ampliamente en diversas industrias. En los últimos años, la tecnología de producción de adhesivos a nivel mundial se ha orientado hacia el ahorro energético, la reducción de costos, la ausencia de toxicidad, la alta viscosidad y la ausencia de disolventes.
Como producto ecológico, el adhesivo de almidón ha despertado gran interés en la industria adhesiva. En cuanto a su aplicación y desarrollo, el adhesivo de almidón oxidado con almidón de maíz presenta perspectivas prometedoras, siendo el área de investigación y aplicación más prometedora.
Recientemente, el almidón se utiliza principalmente como adhesivo en papel y productos de papel, como en el sellado de cajas de cartón, el etiquetado, el pegado de superficies planas, el pegado de sobres, la unión de bolsas de papel multicapa, etc.
A continuación se presentan varios adhesivos de almidón comunes:
Adhesivo de almidón oxidado
El gelatinizante preparado a partir de una mezcla de almidón modificado con bajo grado de polimerización, que contiene grupos aldehído y carboxilo, y agua, bajo la acción de un oxidante mediante calentamiento o gelatinización a temperatura ambiente, es un adhesivo de almidón cargado. Tras la oxidación del almidón, se forma almidón oxidado con solubilidad en agua, humectabilidad y adhesividad.
La cantidad de oxidante es pequeña, el grado de oxidación es insuficiente, la cantidad total de nuevos grupos funcionales generados por el almidón disminuye, la viscosidad del adhesivo aumenta, la viscosidad inicial disminuye y la fluidez es deficiente. Esto influye considerablemente en la acidez, la transparencia y el contenido de hidroxilo del adhesivo.
Con la prolongación del tiempo de reacción, aumenta el grado de oxidación, aumenta el contenido de grupos carboxilo y la viscosidad del producto disminuye gradualmente, pero la transparencia va mejorando progresivamente.
Adhesivo de almidón esterificado
Los adhesivos de almidón esterificado son adhesivos de almidón no degradables que, mediante la reacción de esterificación entre los grupos hidroxilo de las moléculas de almidón y otras sustancias, dotan al almidón de nuevos grupos funcionales, mejorando así su rendimiento. Gracias a la reticulación parcial del almidón esterificado, aumenta su viscosidad, mejora su estabilidad durante el almacenamiento, optimiza sus propiedades antihumedad y antivirales, y permite que la capa adhesiva soporte cambios bruscos de presión y acción alternada.
Adhesivo de almidón injertado
El injerto de almidón consiste en utilizar métodos físicos y químicos para generar radicales libres en la cadena molecular del almidón. Al entrar en contacto con monómeros de polímero, se produce una reacción en cadena, generando así una cadena lateral compuesta por monómeros de polímero sobre la cadena principal del almidón.
Aprovechando la característica de que tanto las moléculas de polietileno como las de almidón poseen grupos hidroxilo, se pueden formar enlaces de hidrógeno entre las moléculas de alcohol polivinílico y almidón, que desempeñan la función de "injerto" entre dichas moléculas, de modo que el adhesivo de almidón obtenido presenta mejores propiedades adhesivas, fluidez y anticongelantes.
Debido a que el adhesivo de almidón es un polímero natural, su precio es bajo, no es tóxico, es inodoro y no contamina el medio ambiente, por lo que ha sido objeto de numerosas investigaciones y aplicaciones. Actualmente, los adhesivos de almidón se utilizan principalmente en papel, telas de algodón, sobres, etiquetas y cartón corrugado.
Adhesivo de celulosa
Los derivados del éter de celulosa utilizados como adhesivos incluyen principalmente metilcelulosa, etilcelulosa, hidroxietilcelulosa, carboximetilcelulosa y otros. La etilcelulosa (EC) es un éter alquílico de celulosa termoplástico, insoluble en agua y no iónico.
Posee buena estabilidad química, fuerte resistencia a los álcalis, excelente aislamiento eléctrico y reología mecánica, y mantiene su resistencia y flexibilidad tanto a altas como a bajas temperaturas. Es fácilmente compatible con ceras, resinas, plastificantes, etc., como papel, caucho, cuero y adhesivos para tejidos.
Metilcelulosa (CMC): éter de celulosa iónica. En la industria textil, la CMC se usa frecuentemente para reemplazar el almidón de alta calidad como agente de apresto para telas. Los textiles recubiertos con CMC pueden aumentar la suavidad y mejorar notablemente las propiedades de impresión y teñido. En la industria alimentaria, una variedad de helados cremosos con adición de CMC tienen buena estabilidad de forma, son fáciles de colorear y no se ablandan fácilmente. Como adhesivo, se usa para fabricar pinzas, cajas de papel, bolsas de papel, papel tapiz y madera artificial.
éster de celulosaDerivados: principalmente nitrocelulosa y acetato de celulosa. Nitrocelulosa: También conocida como nitrato de celulosa, su contenido de nitrógeno suele estar entre el 10 % y el 14 % debido a los diferentes grados de esterificación.
El componente de alto contenido se conoce comúnmente como algodón ignífugo, que se ha utilizado en la fabricación de pólvora sin humo y coloidal. El componente de bajo contenido se conoce comúnmente como colodión. Es insoluble en agua, pero soluble en una mezcla de alcohol etílico y éter, y la solución resultante es colodión. Debido a que el disolvente de colodión se evapora y forma una película resistente, se utiliza a menudo para tapones de botellas, protección de heridas y como primer celuloide plástico de la historia.
Si se añade una cantidad adecuada de resina alquídica como modificador y se utiliza una cantidad adecuada de alcanfor como agente endurecedor, se convierte en un adhesivo de nitrocelulosa, que se utiliza a menudo para pegar papel, tela, cuero, vidrio, metal y cerámica.
Acetato de celulosa: También conocido como acetato de celulosa. En presencia de un catalizador de ácido sulfúrico, la celulosa se acetato con una mezcla de ácido acético y etanol, y luego se añade ácido acético diluido para hidrolizar el producto hasta el grado de esterificación deseado.
En comparación con la nitrocelulosa, el acetato de celulosa se puede utilizar para formular adhesivos a base de solventes para unir productos plásticos como vidrios y juguetes. En comparación con el nitrato de celulosa, presenta una excelente resistencia a la viscosidad y durabilidad, pero tiene poca resistencia a los ácidos, la humedad y la intemperie.
pegamento de proteína
El adhesivo proteico es un tipo de adhesivo natural que utiliza sustancias proteicas como materia prima principal. Puede elaborarse con proteínas animales o vegetales. Según la proteína empleada, se divide en proteína animal (como la gelatina, el pegamento proteico complejo y la albúmina) y proteína vegetal (como la goma de soja, entre otras). Generalmente, presenta una alta resistencia a la tracción una vez seco y se utiliza en la fabricación de muebles y productos de madera. Sin embargo, su resistencia al calor y al agua es baja, características que destacan en los adhesivos de proteína animal.
Adhesivo de proteína de soja: La proteína vegetal no solo es una materia prima alimentaria importante, sino que también tiene una amplia gama de aplicaciones en campos no alimentarios. Desarrollado a partir de adhesivos de proteína de soja, Johnson solicitó una patente para estos adhesivos ya en 1923.
En 1930, el adhesivo para tableros de resina fenólica de proteína de soja (DuPont Mass Division) no se utilizaba ampliamente debido a su escasa fuerza de unión y a su elevado coste de producción.
En las últimas décadas, debido a la expansión del mercado de adhesivos, la acidez de los recursos petrolíferos mundiales y la contaminación ambiental han llamado la atención, lo que ha llevado a la industria de adhesivos a reconsiderar nuevos adhesivos naturales, lo que ha provocado que los adhesivos de proteína de soja vuelvan a ser un tema de investigación de gran interés.
El adhesivo de soja no es tóxico, es insípido y fácil de usar, pero tiene poca resistencia al agua. La adición de un 0,1 % a un 1,0 % (en masa) de agentes reticulantes como tiourea, disulfuro de carbono, sulfuro de tricarboximetilo, etc., puede mejorar la resistencia al agua y convertirlo en un adhesivo apto para la unión de madera y la producción de contrachapado.
Coladas de proteína animal: Las coladas de proteína animal se han utilizado ampliamente en las industrias del mueble y del procesamiento de la madera. Entre los productos de uso común se incluyen muebles como sillas, mesas, armarios, maquetas, juguetes, artículos deportivos y tarimas.
Los nuevos adhesivos líquidos de grado animal, con un contenido de sólidos del 50-60%, incluyen tipos de curado rápido y lento, que se utilizan para pegar paneles de marcos de gabinetes de tablero de fibra, ensamblaje de casas móviles, laminados difíciles y otros adhesivos de grado animal menos costosos. Se utilizan en aplicaciones de adhesivo de pequeña y mediana escala.
La cola animal es un adhesivo básico que se utiliza en cintas adhesivas. Estas cintas se pueden usar para bolsas de venta al por menor de uso ligero, así como para aplicaciones de alta resistencia, como el sellado o embalaje de cajas de fibra sólida y cartón corrugado para envíos que requieren operaciones mecánicas rápidas y una alta resistencia de unión duradera.
Actualmente, la cantidad de adhesivo óseo es considerable, y el adhesivo para piel se usa a menudo solo o en combinación con él. Según Coating Online, el adhesivo utilizado generalmente tiene una formulación con un contenido de sólidos de aproximadamente el 50%, y puede mezclarse con dextrina en una proporción del 10% al 20% de la masa seca del adhesivo, así como con una pequeña cantidad de agente humectante, plastificante e inhibidor de gelificación (cuando sea necesario).
El adhesivo (60~63℃) se suele mezclar con pintura sobre el papel de soporte, y la cantidad de sólido depositado generalmente representa el 25 % de la masa de la base de papel. La cinta húmeda se puede secar bajo tensión con rodillos calentados por vapor o con calentadores de aire directo ajustables.
Además, entre las aplicaciones de la cola animal se incluyen la fabricación de papel de lija y abrasivos de gasa, el encolado y recubrimiento de textiles y papel, y la encuadernación de libros y revistas.
Adhesivo de tanino
El tanino es un compuesto orgánico que contiene grupos polifenólicos y se encuentra ampliamente presente en el tallo, la corteza, las raíces, las hojas y los frutos de las plantas. Se obtiene principalmente a partir de restos de corteza de madera procesada y de plantas con alto contenido de tanino. El tanino, el formaldehído y el agua se mezclan y calientan para obtener la resina de tanino; luego se añaden el agente de curado y el relleno, y se obtiene el adhesivo de tanino mediante agitación uniforme.
El adhesivo de tanino tiene buena resistencia al envejecimiento por calor y humedad, y su rendimiento para pegar madera es similar al del adhesivo fenólico. Se utiliza principalmente para pegar madera, etc.
adhesivo de lignina
La lignina es uno de los componentes principales de la madera, y su contenido representa entre el 20 % y el 40 % de la misma, solo superada por la celulosa. Es difícil extraer la lignina directamente de la madera, y la principal fuente es el líquido residual de la pulpa, que es extremadamente rico en recursos.
La lignina no se utiliza como adhesivo por sí sola, sino que se emplea como adhesivo un polímero de resina fenólica obtenido mediante la reacción del grupo fenólico de la lignina con formaldehído. Para mejorar la resistencia al agua, puede utilizarse en combinación con isocianato de epoxi isopropanol con carga cíclica, fenol, resorcinol y otros compuestos. Los adhesivos de lignina se utilizan principalmente para unir madera contrachapada y aglomerado. Sin embargo, su viscosidad es elevada y su color intenso, por lo que, tras su mejora, se puede ampliar su ámbito de aplicación.
goma arábiga
La goma arábiga, también conocida como goma de acacia, es un exudado del árbol de la familia de las acacias silvestres. Recibe este nombre por su abundante producción en los países árabes. La goma arábiga se compone principalmente de polisacáridos de bajo peso molecular y glicoproteínas de acacia de alto peso molecular. Gracias a su buena solubilidad en agua, su formulación es muy sencilla y no requiere calor ni aceleradores. La goma arábiga se seca con extrema rapidez. Se puede utilizar para pegar lentes ópticas, sellos, etiquetas de marcas, envases de alimentos y auxiliares de impresión y teñido.
Adhesivo inorgánico
Los adhesivos formulados con sustancias inorgánicas, como fosfatos, sulfatos, sales de boro, óxidos metálicos, etc., se denominan adhesivos inorgánicos. Sus características son:
(1) Alta resistencia a la temperatura, puede soportar 1000 ℃ o temperaturas superiores:
(2) Buenas propiedades antienvejecimiento:
(3) Pequeña contracción
(4) Gran fragilidad. El módulo elástico es un orden de magnitud mayor que el de los adhesivos orgánicos:
(5) La resistencia al agua, a los ácidos y a los álcalis es deficiente.
¿Sabías que los adhesivos tienen otros usos además de pegar?
Anticorrosión: Las tuberías de vapor de los barcos suelen estar recubiertas de silicato de aluminio y amianto para lograr aislamiento térmico, pero debido a fugas o a la alternancia de frío y calor, se genera agua de condensación que se acumula en la pared exterior de las tuberías de vapor inferiores; además, al estar expuestas a altas temperaturas durante mucho tiempo, las sales solubles provocan una corrosión muy grave de la pared exterior de las tuberías.
Para ello, se pueden utilizar adhesivos de la serie del vidrio soluble como materiales de recubrimiento sobre la capa inferior de silicato de aluminio para formar un recubrimiento con una estructura similar al esmalte. En las instalaciones mecánicas, los componentes suelen estar atornillados. La exposición prolongada al aire de los dispositivos atornillados puede provocar corrosión por hendidura. Durante el trabajo mecánico, a veces los pernos se aflojan debido a vibraciones intensas.
Para solucionar este problema, los componentes de conexión pueden unirse mediante adhesivos inorgánicos durante la instalación mecánica y, posteriormente, fijarse con pernos. Esto no solo proporciona refuerzo, sino que también ofrece protección anticorrosión.
Biomédica: La composición del material biocerámico de hidroxiapatita es similar al componente inorgánico del hueso humano, tiene buena biocompatibilidad, puede formar un fuerte enlace químico con el hueso y es un material ideal para el reemplazo de tejidos duros.
Sin embargo, el módulo de elasticidad general de los implantes de HA preparados es alto, la resistencia es baja y la actividad no es la ideal. Se selecciona un adhesivo de vidrio fosfatado, y el polvo de materia prima de HA se une a una temperatura inferior a la de sinterización tradicional mediante la acción del adhesivo, reduciendo así el módulo de elasticidad y garantizando la actividad del material.
Cohesion Technologies Ltd. anunció el desarrollo de un sellador Coseal para la fijación cardíaca, el cual ha sido utilizado con éxito en ensayos clínicos. Mediante un estudio comparativo de 21 casos de cirugía cardíaca en Europa, se observó que el uso de Coseal redujo significativamente las adherencias quirúrgicas en comparación con otros métodos. Estudios clínicos preliminares posteriores demostraron el gran potencial del sellador Coseal en cirugía cardíaca, ginecológica y abdominal.
La aplicación de adhesivos en medicina se considera un nuevo foco de crecimiento en la industria adhesiva. Se trata de pegamentos estructurales compuestos de resina epoxi o poliéster insaturado.
En tecnología de defensa: Los submarinos furtivos son uno de los símbolos de la modernización del equipamiento naval. Un método importante para lograr la tecnología furtiva en los submarinos consiste en colocar paneles fonoabsorbentes en su casco. Estos paneles son un tipo de caucho con propiedades de absorción acústica.
Para lograr una unión firme entre la placa del silenciador y la placa de acero de la pared de la embarcación, es necesario utilizar un adhesivo. Se utiliza en el ámbito militar para: mantenimiento de tanques, ensamblaje de embarcaciones militares, aviones bombarderos ligeros, unión de la capa de protección térmica de ojivas de misiles, preparación de materiales de camuflaje y en la lucha antiterrorista.
¿No es asombroso? No te fijes en nuestro pequeño adhesivo, encierra mucho conocimiento.
Las principales propiedades físicas y químicas del adhesivo
Horario de funcionamiento
Intervalo máximo de tiempo entre la mezcla del adhesivo y el emparejamiento de las piezas a unir.
Tiempo de curado inicial
El tiempo necesario para lograr la resistencia desmontable permite una resistencia adecuada para manipular las uniones, incluidas las piezas móviles de los accesorios.
tiempo de curación completo
Tiempo necesario para alcanzar las propiedades mecánicas finales después de la mezcla del adhesivo.
período de almacenamiento
Bajo ciertas condiciones, el adhesivo aún puede mantener sus propiedades de manipulación y el tiempo de almacenamiento de la resistencia especificada.
fuerza de unión
Bajo la acción de una fuerza externa, la tensión necesaria para que la interfaz entre el adhesivo y el adherente en la parte adhesiva se rompa o se produzca una ruptura en sus proximidades.
Resistencia al corte
La resistencia al corte se refiere a la fuerza de corte que la superficie de unión de la unidad puede soportar cuando la parte de unión está dañada, y su unidad se expresa en MPa (N/mm2).
Fuerza de tracción desigual
La carga máxima que puede soportar la junta cuando se somete a una fuerza de desprendimiento desigual, debido a que la carga se concentra principalmente en dos bordes o en un borde de la capa adhesiva, y la fuerza es por unidad de longitud en lugar de por unidad de área, y la unidad es kN/m.
Resistencia a la tracción
La resistencia a la tracción, también conocida como resistencia a la tracción uniforme y resistencia a la tracción positiva, se refiere a la fuerza de tracción por unidad de área cuando la adhesión se daña por una fuerza, y la unidad se expresa en MPa (N/mm2).
fuerza de pelado
La resistencia al despegue es la carga máxima por unidad de ancho que puede soportar cuando las piezas unidas se separan bajo las condiciones de despegue especificadas, y su unidad se expresa en kN/m.
Fecha de publicación: 25 de abril de 2024