Les adhésifs naturels sont couramment utilisés dans notre vie quotidienne. Selon différentes sources, on les distingue en colles animales, végétales et minérales. Les colles animales comprennent la colle de peau, la colle d'os, la gomme laque, la colle de caséine, la colle d'albumine, la colle de vessie de poisson, etc. ; les colles végétales comprennent l'amidon, la dextrine, la colophane, la gomme arabique, le caoutchouc naturel, etc. ; les colles minérales comprennent la cire minérale et l'asphalte. Grâce à son abondance, son faible prix et sa faible toxicité, elles sont largement utilisées dans l'ameublement, la reliure, l'emballage et l'artisanat.
adhésif à base d'amidon
Avec l'entrée des adhésifs à base d'amidon dans le XXIe siècle, leurs bonnes performances environnementales deviendront un atout majeur. L'amidon est une ressource naturelle renouvelable, non toxique, inoffensive, économique, biodégradable et respectueuse de l'environnement. Il est largement utilisé dans divers secteurs industriels. Ces dernières années, la technologie mondiale de production industrielle d'adhésifs a évolué vers des solutions économes en énergie, économiques, sans danger, à haute viscosité et sans solvant.
En tant que produit écologique et respectueux de l'environnement, la colle à base d'amidon a suscité un vif intérêt dans l'industrie de la colle. En ce qui concerne l'application et le développement des colles à base d'amidon, les perspectives des colles à base d'amidon oxydé par l'amidon de maïs sont prometteuses, et la recherche et les applications sont les plus importantes.
Récemment, l'amidon comme adhésif est principalement utilisé dans le papier et les produits en papier, tels que le scellage de cartons et de cartons, l'étiquetage, le collage d'avions, le collage d'enveloppes, le collage de sacs en papier multicouches, etc.
Plusieurs adhésifs à base d'amidon courants sont présentés ci-dessous :
Adhésif à base d'amidon oxydé
Le gélifiant préparé à partir d'un mélange d'amidon modifié à faible degré de polymérisation contenant des groupes aldéhyde et carboxyle et d'eau, sous l'action d'un oxydant par chauffage ou gélatinisation à température ambiante, constitue un adhésif à base d'amidon chargé. Après oxydation, l'amidon oxydé est hydrosoluble, mouillable et adhésivable.
La quantité d'oxydant est faible, le degré d'oxydation est insuffisant, la quantité totale de nouveaux groupes fonctionnels générés par l'amidon diminue, la viscosité de l'adhésif augmente, la viscosité initiale diminue et la fluidité est médiocre. Cela a une grande influence sur l'acidité, la transparence et la teneur en hydroxyles de l'adhésif.
Avec la prolongation du temps de réaction, le degré d'oxydation augmente, la teneur en groupe carboxyle augmente et la viscosité du produit diminue progressivement, mais la transparence s'améliore de plus en plus.
Adhésif à base d'amidon estérifié
Les adhésifs à base d'amidon estérifié sont des adhésifs à base d'amidon non dégradables. Ils confèrent à l'amidon de nouveaux groupes fonctionnels grâce à la réaction d'estérification entre les groupes hydroxyles des molécules d'amidon et d'autres substances, améliorant ainsi leurs performances. Grâce à la réticulation partielle de l'amidon estérifié, la viscosité est augmentée, la stabilité au stockage est améliorée, les propriétés de résistance à l'humidité et aux virus sont améliorées, et la couche adhésive résiste aux sollicitations élevées, faibles et alternées.
Adhésif à base d'amidon greffé
Le greffage de l'amidon consiste à utiliser des méthodes physiques et chimiques pour que la chaîne moléculaire de l'amidon génère des radicaux libres. Lorsqu'elle rencontre des monomères polymères, une réaction en chaîne se produit. Une chaîne latérale composée de monomères polymères est générée sur la chaîne principale de l'amidon.
En tirant parti de la caractéristique selon laquelle les molécules de polyéthylène et d'amidon ont des groupes hydroxyles, des liaisons hydrogène peuvent être formées entre l'alcool polyvinylique et les molécules d'amidon, qui jouent le rôle de « greffage » entre l'alcool polyvinylique et les molécules d'amidon, de sorte que l'adhésif d'amidon obtenu a de meilleures propriétés d'adhérence, de fluidité et d'antigel.
Étant un polymère naturel, l'adhésif à base d'amidon est économique, non toxique, sans goût et respectueux de l'environnement. Il a donc fait l'objet de nombreuses recherches et applications. Récemment, il est principalement utilisé dans le papier, les tissus en coton, les enveloppes, les étiquettes et le carton ondulé.
Adhésif cellulosique
Les dérivés de l'éther de cellulose utilisés comme adhésifs comprennent principalement la méthylcellulose, l'éthylcellulose, l'hydroxyéthylcellulose, la carboxyméthylcellulose et d'autres éthylcelluloses (EC) : est un éther alkylique de cellulose thermoplastique, insoluble dans l'eau et non ionique.
Il présente une bonne stabilité chimique, une forte résistance aux alcalis, une excellente isolation électrique et une excellente rhéologie mécanique, ainsi que des propriétés de résistance et de flexibilité à hautes et basses températures. Il est facilement compatible avec la cire, la résine, les plastifiants, etc., comme le papier, le caoutchouc, le cuir et les adhésifs pour tissus.
Méthylcellulose (CMC): Éther de cellulose ionique. Dans l'industrie textile, le CMC est souvent utilisé pour remplacer l'amidon de haute qualité comme agent d'encollage pour les tissus. Les textiles enduits de CMC peuvent augmenter la douceur et améliorer considérablement les propriétés d'impression et de teinture. Dans l'industrie alimentaire, diverses crèmes glacées additionnées de CMC présentent une bonne stabilité de forme, sont faciles à colorer et ne se ramollissent pas facilement. En tant qu'adhésif, il est utilisé pour fabriquer des pinces, des boîtes en papier, des sacs en papier, du papier peint et du bois artificiel.
Ester de celluloseDérivés : principalement la nitrocellulose et l'acétate de cellulose. Nitrocellulose : Également appelée nitrate de cellulose, sa teneur en azote est généralement comprise entre 10 % et 14 % en raison de différents degrés d'estérification.
Sa teneur élevée est communément appelée « coton de feu », utilisée dans la fabrication de poudre à canon colloïdale et sans fumée. Sa faible teneur est communément appelée « collodion ». Insoluble dans l'eau, il est soluble dans un solvant mixte d'alcool éthylique et d'éther, et la solution est le collodion. Comme le solvant collodion s'évapore et forme un film résistant, il est souvent utilisé pour les bouchons de bouteilles, les protections contre les plaies et le premier celluloïd plastique de l'histoire.
Si une quantité appropriée de résine alkyde est ajoutée comme modificateur et qu'une quantité appropriée de camphre est utilisée comme agent de durcissement, elle devient un adhésif nitrocellulosique, qui est souvent utilisé pour coller du papier, du tissu, du cuir, du verre, du métal et de la céramique.
Acétate de cellulose : Également appelé acétate de cellulose. En présence d'un catalyseur à base d'acide sulfurique, la cellulose est acétylsée avec un mélange d'acide acétique et d'éthanol, puis de l'acide acétique dilué est ajouté pour hydrolyser le produit jusqu'au degré d'estérification souhaité.
Comparé à la nitrocellulose, l'acétate de cellulose peut être utilisé pour formuler des adhésifs à base de solvants destinés au collage de produits en plastique tels que les verres et les jouets. Comparé au nitrate de cellulose, il présente une excellente résistance à la viscosité et une excellente durabilité, mais une faible résistance aux acides, à l'humidité et aux intempéries.
colle protéinée
La colle protéinique est un adhésif naturel dont la principale matière première est constituée de substances protéiques. Les adhésifs peuvent être fabriqués à partir de protéines animales et végétales. Selon la protéine utilisée, on distingue les protéines animales (colle de fen, gélatine, colle protéique complexe et albumine) et les protéines végétales (gomme de soja, etc.). Elles présentent généralement une tension d'adhérence élevée à sec et sont utilisées dans la fabrication de meubles et de produits en bois. Cependant, leur faible résistance à la chaleur et à l'eau rend les adhésifs à base de protéines animales particulièrement importants.
Colle à base de protéines de soja : Les protéines végétales sont non seulement une matière première alimentaire importante, mais elles ont également de nombreuses applications dans des domaines non alimentaires. Développées à partir d'adhésifs à base de protéines de soja, Johnson a déposé un brevet dès 1923.
En 1930, l'adhésif pour panneaux à base de résine phénolique à base de protéines de soja (DuPont Mass Division) n'était pas largement utilisé en raison de sa faible force de liaison et de son coût de production élevé.
Au cours des dernières décennies, en raison de l'expansion du marché des adhésifs, l'acidité des ressources pétrolières mondiales et la pollution de l'environnement ont attiré l'attention, ce qui a amené l'industrie des adhésifs à reconsidérer les nouveaux adhésifs naturels, ce qui a fait des adhésifs à base de protéines de soja un nouveau point chaud de recherche.
La colle à base de soja est non toxique, sans goût et facile à utiliser, mais présente une faible résistance à l'eau. L'ajout de 0,1 % à 1,0 % (en masse) d'agents de réticulation tels que la thiourée, le disulfure de carbone, le sulfure de tricarboxyméthyle, etc., peut améliorer la résistance à l'eau et permettre la fabrication d'adhésifs pour le collage du bois et la production de contreplaqué.
Colles à base de protéines animales : Les colles animales sont largement utilisées dans l'industrie du meuble et de la transformation du bois. Parmi les produits couramment utilisés figurent des meubles tels que des chaises, des tables, des armoires, des maquettes, des jouets, des articles de sport et des terrasses.
Les colles animales liquides les plus récentes, dont la teneur en solides est de 50 à 60 %, comprennent des colles à prise rapide et lente, utilisées pour le collage des panneaux de structure des armoires en panneaux durs, l'assemblage de maisons mobiles, les stratifiés difficiles et autres colles animales thermiques moins coûteuses. Les petites et moyennes occasions de demande de colle sont nombreuses.
La colle animale est un type d'adhésif de base utilisé dans les rubans adhésifs. Ces rubans peuvent être utilisés pour les sacs de vente légers courants ainsi que pour les rubans adhésifs plus résistants, comme pour le scellage ou l'emballage de cartons en fibre solide et en carton ondulé, pour les expéditions nécessitant des opérations mécaniques rapides et une adhérence élevée et durable.
À l'heure actuelle, la quantité de colle osseuse est importante et la colle cutanée est souvent utilisée seule ou en association avec elle. Selon Coating Online, l'adhésif utilisé présente généralement une teneur en solides d'environ 50 % et peut être mélangé à de la dextrine (10 à 20 % de la masse de colle sèche), ainsi qu'à une faible quantité d'agent mouillant, de plastifiant et d'inhibiteur de gel (si nécessaire).
L'adhésif (60 à 63 °C) est généralement mélangé à la peinture sur le papier support, et la quantité de solide déposée représente généralement 25 % de la masse du papier support. Le ruban adhésif humide peut être séché sous tension à l'aide de rouleaux chauffés à la vapeur ou de radiateurs à air pulsé réglables.
En outre, les applications de la colle animale comprennent la fabrication de papier de verre et d’abrasifs à base de gaze, l’encollage et le revêtement de textiles et de papier, ainsi que la reliure de livres et de magazines.
Adhésif au tanin
Le tanin est un composé organique contenant des groupes polyphénoliques, largement présent dans la tige, l'écorce, les racines, les feuilles et les fruits des plantes. Il provient principalement des chutes d'écorce issues de la transformation du bois et des plantes à forte teneur en tanin. Le tanin, le formaldéhyde et l'eau sont mélangés et chauffés pour obtenir la résine tannique. Le durcisseur et la charge sont ensuite ajoutés, et l'adhésif tannique est obtenu par agitation homogène.
La colle tannique offre une bonne résistance au vieillissement dû à la chaleur et à l'humidité, et ses performances de collage du bois sont similaires à celles de la colle phénolique. Elle est principalement utilisée pour le collage du bois, etc.
adhésif à la lignine
La lignine est l'un des principaux composants du bois, représentant environ 20 à 40 % de sa teneur, juste derrière la cellulose. Il est difficile d'extraire la lignine directement du bois, et sa principale source est le liquide résiduaire de pâte à papier, une ressource extrêmement riche.
La lignine n'est pas utilisée seule comme adhésif, mais comme un polymère de résine phénolique obtenu par l'action du groupe phénolique de la lignine et du formaldéhyde. Afin d'améliorer sa résistance à l'eau, elle peut être utilisée en association avec de l'isocyanate époxy isopropane à charge annulaire, du phénol stupide, du résorcinol et d'autres composés. Les adhésifs à base de lignine sont principalement utilisés pour le collage du contreplaqué et des panneaux de particules. Cependant, grâce à leur viscosité élevée et à leur couleur intense, leur champ d'application pourrait être élargi après amélioration.
gomme arabique
La gomme arabique, également appelée gomme d'acacia, est un exsudat issu de la famille des robiniers. Son nom vient de sa production abondante dans les pays arabes. Elle est principalement composée de polysaccharides de faible poids moléculaire et de glycoprotéines d'acacia de poids moléculaire plus élevé. Grâce à sa bonne solubilité dans l'eau, sa formulation est très simple, ne nécessitant ni chaleur ni accélérateur. La gomme arabique sèche extrêmement rapidement. Elle peut être utilisée pour le collage de lentilles optiques, de tampons, d'étiquettes de marques, d'emballages alimentaires et d'auxiliaires d'impression et de teinture.
Adhésif inorganique
Les adhésifs formulés à partir de substances inorganiques, telles que les phosphates, les sulfates, les sels de bore, les oxydes métalliques, etc., sont appelés adhésifs inorganiques. Leurs caractéristiques sont les suivantes :
(1) Résistance à haute température, peut supporter une température de 1000 ℃ ou plus :
(2) Bonnes propriétés anti-âge :
(3) Petit rétrécissement
(4) Grande fragilité. Le module d'élasticité est supérieur d'un pied à celui des adhésifs organiques.
(5) La résistance à l'eau, aux acides et aux alcalis est faible.
Le saviez-vous ? Les adhésifs ont d’autres usages que le collage.
Anti-corrosion : Les tuyaux de vapeur des navires sont principalement recouverts de silicate d'aluminium et d'amiante pour obtenir une isolation thermique, mais en raison de fuites ou d'alternance de froid et de chaleur, de l'eau de condensation est générée, qui s'accumule sur la paroi extérieure des tuyaux de vapeur inférieurs ; et les tuyaux de vapeur sont exposés à des températures élevées pendant une longue période, des sels solubles Le rôle de la corrosion de la paroi extérieure est très grave.
À cette fin, les adhésifs de la série « silicate soluble » peuvent être utilisés comme matériaux de revêtement sur la couche inférieure de silicate d'aluminium pour former un revêtement à la structure émaillée. Lors d'installations mécaniques, les composants sont souvent boulonnés. Une exposition prolongée à l'air des dispositifs boulonnés peut provoquer une corrosion caverneuse. Lors de travaux mécaniques, les boulons peuvent parfois se desserrer sous l'effet de fortes vibrations.
Pour résoudre ce problème, les composants de connexion peuvent être collés avec des adhésifs inorganiques lors de l'installation mécanique, puis boulonnés. Cela permet non seulement de renforcer les composants, mais aussi de les protéger de la corrosion.
Biomédical : La composition du matériau biocéramique hydroxyapatite est proche du composant inorganique de l'os humain, présente une bonne biocompatibilité, peut former une forte liaison chimique avec l'os et constitue un matériau de remplacement idéal des tissus durs.
Cependant, le module d'élasticité général des implants HA préparés est élevé, leur résistance est faible et leur activité n'est pas optimale. Un adhésif à base de verre phosphaté est sélectionné et la poudre de matière première HA est liée à une température inférieure à la température de frittage traditionnelle grâce à l'action de l'adhésif, réduisant ainsi le module d'élasticité et garantissant l'activité du matériau.
Cohesion Technologies Ltd. a annoncé le développement d'une colle Coseal, utilisable pour le collage cardiaque, et dont l'utilisation clinique a été couronnée de succès. L'étude comparative de 21 cas de chirurgie cardiaque en Europe a montré que l'utilisation de la colle Coseal réduisait significativement les adhérences chirurgicales par rapport à d'autres méthodes. Des études cliniques préliminaires ultérieures ont montré que la colle Coseal présente un fort potentiel en chirurgie cardiaque, gynécologique et abdominale.
L'application des adhésifs en médecine est reconnue comme un nouveau pôle de croissance dans l'industrie des adhésifs. Colle structurale composée de résine époxy ou de polyester insaturé.
En matière de technologie de défense, les sous-marins furtifs sont l'un des symboles de la modernisation des équipements navals. Une méthode importante pour assurer la furtivité des sous-marins consiste à poser des dalles insonorisantes sur la coque du sous-marin. Ces dalles sont en caoutchouc aux propriétés insonorisantes.
Pour assurer une liaison solide entre la tuile de silencieux et la plaque d'acier de la paroi du bateau, il est nécessaire de s'appuyer sur un adhésif. Ce matériau est utilisé dans le domaine militaire : maintenance de chars, assemblage de bateaux militaires, bombardiers légers, collage de couches de protection thermique d'ogives de missiles, préparation de matériaux de camouflage, lutte antiterroriste et antiterroriste.
C'est incroyable ? Ne regardez pas notre petit adhésif, il contient beaucoup de connaissances.
Les principales propriétés physiques et chimiques de l'adhésif
Durée de l'opération
Intervalle de temps maximal entre le mélange de la colle et l'appariement des pièces à coller
Temps de durcissement initial
Le temps nécessaire pour obtenir une résistance amovible permet une résistance adéquate pour la manipulation des liaisons, y compris les pièces mobiles des montages
temps de durcissement complet
Temps nécessaire pour obtenir les propriétés mécaniques finales après le mélange de l'adhésif
période de stockage
Dans certaines conditions, l'adhésif peut encore conserver ses propriétés de manipulation et la durée de stockage de la résistance spécifiée
force de liaison
Sous l'action d'une force externe, la contrainte nécessaire pour provoquer la rupture de l'interface entre l'adhésif et le support dans la partie adhésive ou à proximité de celle-ci
Résistance au cisaillement
La résistance au cisaillement fait référence à la force de cisaillement que la surface de liaison de l'unité peut supporter lorsque la pièce de liaison est endommagée, et son unité est exprimée en MPa (N/mm2)
Résistance à l'arrachement inégale
La charge maximale que le joint peut supporter lorsqu'il est soumis à une force d'arrachement inégale, car la charge est principalement concentrée sur deux bords ou un bord de la couche adhésive, et la force est par unité de longueur plutôt que par unité de surface, et l'unité est KN/m
Résistance à la traction
La résistance à la traction, également connue sous le nom de résistance à l'arrachement uniforme et de résistance à la traction positive, fait référence à la force de traction par unité de surface lorsque l'adhérence est endommagée par la force, et l'unité est exprimée en MPa (N/mm2).
résistance au pelage
La résistance au pelage est la charge maximale par unité de largeur que l'on peut supporter lorsque les pièces collées sont séparées dans les conditions de pelage spécifiées, et son unité est exprimée en KN/m.
Date de publication : 25 avril 2024