Gli adesivi naturali sono comunemente utilizzati nella nostra vita quotidiana. Secondo diverse fonti, si possono distinguere in colle animali, vegetali e minerali. Le colle animali includono colla di pelle, colla d'ossa, gommalacca, caseina, albumina, vescica natatoria di pesce, ecc.; le colle vegetali includono amido, destrina, colofonia, gomma arabica, gomma naturale, ecc.; le colle minerali includono cera minerale, asfalto e ecc. Grazie alla loro abbondanza, al basso costo e alla bassa tossicità, sono ampiamente utilizzate nella produzione di mobili, nella rilegatura di libri, negli imballaggi e nell'artigianato.
adesivo di amido
Con l'avvento del XXI secolo, le buone prestazioni ambientali di questo materiale diventeranno una caratteristica fondamentale dei nuovi prodotti. L'amido è una risorsa naturale rinnovabile, atossica, innocua, economica, biodegradabile ed ecocompatibile. Trova ampio impiego in diversi settori industriali. In particolare, negli ultimi anni, la tecnologia di produzione industriale degli adesivi a livello mondiale si sta evolvendo verso soluzioni che privilegiano il risparmio energetico, la riduzione dei costi, l'assenza di effetti nocivi, l'elevata viscosità e l'assenza di solventi.
In quanto prodotto ecologico e rispettoso dell'ambiente, l'adesivo a base di amido ha riscosso grande interesse e attenzione nel settore degli adesivi. Per quanto riguarda l'applicazione e lo sviluppo degli adesivi a base di amido, le prospettive degli adesivi a base di amido ossidato con amido di mais sono promettenti e sono oggetto di intensa ricerca e applicazione.
Recentemente, l'amido come adesivo viene utilizzato principalmente nella carta e nei prodotti cartacei, ad esempio per la sigillatura di cartoni e imballaggi, l'etichettatura, l'incollaggio di superfici, l'incollaggio di buste, l'incollaggio di sacchetti di carta multistrato, ecc.
Di seguito vengono presentati alcuni adesivi a base di amido di uso comune:
Adesivo a base di amido ossidato
Il gelatinizzante preparato dalla miscela di amido modificato a basso grado di polimerizzazione contenente gruppi aldeidici e carbossilici e acqua sotto l'azione di un ossidante mediante riscaldamento o gelatinizzazione a temperatura ambiente è un adesivo a base di amido caricato. Dopo l'ossidazione dell'amido, si forma un amido ossidato con solubilità in acqua, bagnabilità e adesività.
La quantità di ossidante è scarsa, il grado di ossidazione è insufficiente, la quantità totale di nuovi gruppi funzionali generati dall'amido diminuisce, la viscosità dell'adesivo aumenta, la viscosità iniziale diminuisce, la fluidità è scarsa. Ha una grande influenza sull'acidità, la trasparenza e il contenuto di idrossile dell'adesivo.
Con il prolungarsi del tempo di reazione, il grado di ossidazione aumenta, il contenuto di gruppi carbossilici aumenta e la viscosità del prodotto diminuisce gradualmente, ma la trasparenza migliora sempre di più.
Adesivo a base di amido esterificato
Gli adesivi a base di amido esterificato sono adesivi a base di amido non degradabile, che conferiscono all'amido nuovi gruppi funzionali attraverso la reazione di esterificazione tra i gruppi idrossilici delle molecole di amido e altre sostanze, migliorando così le prestazioni degli adesivi a base di amido. Grazie alla parziale reticolazione dell'amido esterificato, la viscosità aumenta, la stabilità di conservazione è migliore, le proprietà anti-umidità e antivirali sono migliorate e lo strato adesivo può resistere ad azioni ad alta e bassa intensità e cicli alternati.
Adesivo a base di amido innestato
L'innesto dell'amido consiste nell'utilizzare metodi fisici e chimici per far sì che la catena molecolare dell'amido generi radicali liberi che, a contatto con i monomeri polimerici, innescano una reazione a catena. Si forma così una catena laterale composta da monomeri polimerici sulla catena principale dell'amido.
Sfruttando la caratteristica che sia le molecole di polietilene che quelle di amido possiedono gruppi idrossilici, si possono formare legami a idrogeno tra le molecole di alcol polivinilico e quelle di amido, che svolgono il ruolo di "innesto" tra le molecole di alcol polivinilico e quelle di amido, in modo che l'adesivo di amido ottenuto abbia migliori proprietà adesive, fluide e antigelo.
Essendo un adesivo polimerico naturale, l'amido ha un costo contenuto, non è tossico, è inodore e non inquina l'ambiente, pertanto è stato ampiamente studiato e applicato. Recentemente, gli adesivi a base di amido vengono utilizzati principalmente nella produzione di carta, tessuti di cotone, buste, etichette e cartone ondulato.
Adesivo di cellulosa
I derivati dell'etere di cellulosa utilizzati come adesivi includono principalmente metilcellulosa, etilcellulosa, idrossietilcellulosa, carbossimetilcellulosa e altri derivati dell'etilcellulosa (EC): è un etere alchilico di cellulosa termoplastico, insolubile in acqua e non ionico.
Presenta una buona stabilità chimica, un'elevata resistenza agli alcali, un eccellente isolamento elettrico e reologia meccanica, e ha la caratteristica di mantenere resistenza e flessibilità ad alte e basse temperature. È facilmente compatibile con cera, resina, plastificanti, ecc., come carta, gomma, cuoio e adesivi per tessuti.
Metilcellulosa (CMC)etere di cellulosa ionica. Nell'industria tessile, la CMC viene spesso utilizzata per sostituire l'amido di alta qualità come agente di apprettatura per i tessuti. I tessuti rivestiti con CMC possono aumentare la morbidezza e migliorare notevolmente le proprietà di stampa e tintura. Nell'industria alimentare, una varietà di gelati cremosi addizionati con CMC presentano una buona stabilità della forma, sono facili da colorare e non si ammorbidiscono facilmente. Come adesivo, viene utilizzato per realizzare pinze, scatole di carta, sacchetti di carta, carta da parati e legno artificiale.
estere di cellulosaDerivati: principalmente nitrocellulosa e acetato di cellulosa. Nitrocellulosa: nota anche come nitrato di cellulosa, il suo contenuto di azoto è generalmente compreso tra il 10% e il 14% a causa dei diversi gradi di esterificazione.
La versione ad alto contenuto di cloruro di sodio è comunemente nota come cotone ignifugo, utilizzato nella produzione di polvere da sparo senza fumo e colloidale. La versione a basso contenuto di cloruro di sodio è comunemente nota come collodio. È insolubile in acqua, ma solubile in una miscela di alcol etilico ed etere, formando la soluzione di collodio. Poiché il solvente del collodio evapora e forma una pellicola resistente, viene spesso utilizzato per tappi di bottiglie, per la protezione delle ferite e come primo materiale plastico celluloide della storia.
Se si aggiunge una quantità adeguata di resina alchidica come modificatore e una quantità adeguata di canfora come agente indurente, si ottiene un adesivo nitrocellulosico, spesso utilizzato per incollare carta, tessuto, cuoio, vetro, metallo e ceramica.
Acetato di cellulosa: noto anche come acetato di cellulosa. In presenza di un catalizzatore a base di acido solforico, la cellulosa viene acetata con una miscela di acido acetico ed etanolo, quindi si aggiunge acido acetico diluito per idrolizzare il prodotto fino al grado di esterificazione desiderato.
Rispetto alla nitrocellulosa, l'acetato di cellulosa può essere utilizzato per formulare adesivi a base di solvente per incollare prodotti in plastica come occhiali e giocattoli. Rispetto al nitrato di cellulosa, presenta un'eccellente resistenza alla viscosità e durabilità, ma ha una scarsa resistenza agli acidi, all'umidità e agli agenti atmosferici.
colla proteica
Gli adesivi proteici sono un tipo di adesivo naturale che utilizza sostanze contenenti proteine come materia prima principale. Possono essere prodotti con proteine animali o vegetali. In base al tipo di proteina utilizzata, si distinguono in adesivi a base di proteine animali (colla di soia, gelatina, adesivi proteici complessi e albumina) e adesivi a base di proteine vegetali (gomma di soia, ecc.). Generalmente presentano un'elevata forza di adesione allo stato secco e vengono impiegati nella produzione di mobili e prodotti in legno. Tuttavia, la loro resistenza al calore e all'acqua è scarsa, aspetto per cui gli adesivi a base di proteine animali rivestono maggiore importanza.
Colla a base di proteine di soia: le proteine vegetali non sono solo un'importante materia prima alimentare, ma trovano anche un'ampia gamma di applicazioni in settori non alimentari. Già nel 1923, Johnson depositò un brevetto per adesivi a base di proteine di soia, partendo da quelli sviluppati sulla base di tali adesivi.
Nel 1930, l'adesivo per pannelli in resina fenolica a base di proteine di soia (DuPont Mass Division) non era ampiamente utilizzato a causa della scarsa forza adesiva e degli elevati costi di produzione.
Negli ultimi decenni, a causa dell'espansione del mercato degli adesivi, l'acidità delle risorse petrolifere globali e l'inquinamento ambientale hanno attirato l'attenzione, spingendo l'industria degli adesivi a riconsiderare i nuovi adesivi naturali, con il risultato che gli adesivi a base di proteine di soia sono tornati a essere un argomento di ricerca di primaria importanza.
L'adesivo a base di soia è atossico, insapore e facile da usare, ma ha una scarsa resistenza all'acqua. L'aggiunta dello 0,1%~1,0% (in massa) di agenti reticolanti come tiourea, disolfuro di carbonio, solfuro di tricarbossimetile, ecc. può migliorarne la resistenza all'acqua e consentire la produzione di adesivi adatti all'incollaggio del legno e alla produzione di compensato.
Colle proteiche animali: Le colle animali sono ampiamente utilizzate nell'industria del mobile e della lavorazione del legno. I prodotti comunemente impiegati includono mobili come sedie, tavoli, armadi, modellini, giocattoli, articoli sportivi e decking.
Le colle animali liquide di nuova generazione con un contenuto di solidi del 50-60% includono tipi a rapida e lenta polimerizzazione, utilizzate nell'incollaggio di pannelli di telai per mobili in fibra di legno, nell'assemblaggio di case mobili, laminati difficili e altri materiali termoconduttivi meno costosi. Si tratta di applicazioni che richiedono un'adesione di piccola e media entità.
La colla animale è un tipo di adesivo di base utilizzato nei nastri adesivi. Questi nastri possono essere impiegati per le comuni buste leggere per la vendita al dettaglio, così come per applicazioni più impegnative, come la sigillatura o l'imballaggio di scatole in fibra solida e cartone ondulato per spedizioni, dove sono richieste operazioni meccaniche rapide e un'elevata forza di adesione di lunga durata.
Attualmente, la quantità di colla ossea è elevata e la colla per la pelle viene spesso utilizzata da sola o in combinazione con la colla ossea. Secondo Coating Online, l'adesivo utilizzato è generalmente formulato con un contenuto di solidi di circa il 50% e può essere miscelato con destrina in una percentuale compresa tra il 10% e il 20% della massa secca della colla, nonché con una piccola quantità di agente bagnante, plastificante e inibitore di gelificazione (quando necessario).
L'adesivo (60~63℃) viene solitamente miscelato con la vernice sulla carta di supporto e la quantità di solido depositato è generalmente pari al 25% della massa della base di carta. Il nastro umido può essere asciugato sotto tensione con rulli riscaldati a vapore o con riscaldatori ad aria diretta regolabili.
Inoltre, le applicazioni della colla animale includono la produzione di carta vetrata e abrasivi in garza, l'apprettatura e la spalmatura di tessuti e carta, e la rilegatura di libri e riviste.
Adesivo tannico
Il tannino è un composto organico contenente gruppi polifenolici, ampiamente presente nel fusto, nella corteccia, nelle radici, nelle foglie e nei frutti delle piante. Si ricava principalmente dagli scarti di corteccia derivanti dalla lavorazione del legno e da piante con un alto contenuto di tannino. Il tannino, la formaldeide e l'acqua vengono miscelati e riscaldati per ottenere la resina di tannino, quindi vengono aggiunti l'agente indurente e il riempitivo, e mescolando uniformemente si ottiene l'adesivo a base di tannino.
L'adesivo tannico ha una buona resistenza all'invecchiamento causato dal calore e dall'umidità, e le sue prestazioni nell'incollaggio del legno sono simili a quelle dell'adesivo fenolico. Viene utilizzato principalmente per incollare il legno, ecc.
adesivo di lignina
La lignina è uno dei componenti principali del legno e ne costituisce circa il 20-40%, seconda solo alla cellulosa. Estrarre la lignina direttamente dal legno è difficile, e la principale fonte è il liquido di scarto della lavorazione della cellulosa, di cui le risorse sono estremamente abbondanti.
La lignina non viene utilizzata come adesivo da sola, ma come adesivo è un polimero di resina fenolica ottenuto dall'azione del gruppo fenolico della lignina e della formaldeide. Per migliorarne la resistenza all'acqua, può essere utilizzata in combinazione con isopropano epossidico ad anello, fenolo, resorcina e altri composti. Gli adesivi a base di lignina sono utilizzati principalmente per incollare compensato e pannelli di particelle. Tuttavia, la sua elevata viscosità e il colore intenso, dopo alcuni miglioramenti, ne ampliano il campo di applicazione.
gomma arabica
La gomma arabica, nota anche come gomma d'acacia, è un essudato della robinia, una pianta appartenente alla famiglia delle Acacie. Il suo nome deriva dalla sua abbondante produzione nei paesi arabi. La gomma arabica è composta principalmente da polisaccaridi a basso peso molecolare e glicoproteine d'acacia ad alto peso molecolare. Grazie alla sua elevata solubilità in acqua, la formulazione della gomma arabica è molto semplice e non richiede né calore né acceleranti. La gomma arabica asciuga molto rapidamente. Può essere utilizzata per incollare lenti ottiche, francobolli, etichette, imballaggi alimentari e come ausiliaria per la stampa e la tintura.
Adesivo inorganico
Gli adesivi formulati con sostanze inorganiche, come fosfati, solfati, sali di boro, ossidi metallici, ecc., sono detti adesivi inorganici. Le loro caratteristiche:
(1) Resistenza alle alte temperature, può sopportare temperature pari o superiori a 1000 ℃:
(2) Buone proprietà anti-invecchiamento:
(3) Piccolo restringimento
(4) Grande fragilità. Il modulo elastico è di un ordine di grandezza superiore a quello degli adesivi organici:
(5) La resistenza all'acqua, agli acidi e agli alcali è scarsa.
Lo sapevi? Gli adesivi hanno altri usi oltre a quello di incollare.
Anticorrosione: i tubi del vapore delle navi sono per lo più rivestiti con silicato di alluminio e amianto per ottenere l'isolamento termico, ma a causa di perdite o sbalzi di temperatura, si genera acqua di condensa che si accumula sulla parete esterna dei tubi del vapore; inoltre, se i tubi del vapore sono esposti a temperature elevate per lungo tempo, i sali solubili contribuiscono in modo significativo alla corrosione della parete esterna.
A tal fine, gli adesivi della serie del silicato di sodio possono essere utilizzati come materiali di rivestimento sullo strato inferiore di silicato di alluminio per formare un rivestimento con una struttura simile allo smalto. Nell'installazione meccanica, i componenti sono spesso imbullonati. L'esposizione prolungata all'aria dei dispositivi imbullonati può causare corrosione interstiziale. Durante le lavorazioni meccaniche, a volte i bulloni si allentano a causa di forti vibrazioni.
Per risolvere questo problema, i componenti di collegamento possono essere incollati con adesivi inorganici durante l'installazione meccanica e successivamente collegati con bulloni. Ciò non solo contribuisce al rinforzo, ma svolge anche una funzione anticorrosione.
Biomedicina: La composizione del materiale bioceramico a base di idrossiapatite è simile alla componente inorganica dell'osso umano, presenta una buona biocompatibilità, può formare un forte legame chimico con l'osso ed è un materiale ideale per la sostituzione dei tessuti duri.
Tuttavia, il modulo elastico generale degli impianti di HA preparati è elevato e la resistenza è bassa, e l'attività non è ideale. È stato scelto un adesivo a base di vetro fosfatico e, grazie all'azione dell'adesivo, la polvere di materia prima HA viene legata insieme a una temperatura inferiore rispetto alla tradizionale temperatura di sinterizzazione, riducendo così il modulo elastico e garantendo l'attività del materiale.
Cohesion Technologies Ltd. ha annunciato di aver sviluppato un sigillante chiamato Coseal, utilizzabile per la chirurgia cardiaca e già impiegato con successo in ambito clinico. Attraverso uno studio comparativo su 21 interventi di cardiochirurgia in Europa, è emerso che l'utilizzo di Coseal riduce significativamente le aderenze chirurgiche rispetto ad altri metodi. Successivi studi clinici preliminari hanno dimostrato il grande potenziale del sigillante Coseal in chirurgia cardiaca, ginecologica e addominale.
L'applicazione degli adesivi in medicina è considerata un nuovo punto di crescita per l'industria degli adesivi. Gli adesivi strutturali sono composti da resina epossidica o poliestere insaturo.
Nel campo della tecnologia della difesa: i sottomarini stealth sono uno dei simboli della modernizzazione delle attrezzature navali. Un metodo importante per rendere un sottomarino invisibile ai radar consiste nell'applicare pannelli fonoassorbenti sullo scafo. Questi pannelli sono realizzati in un tipo di gomma con proprietà fonoassorbenti.
Per realizzare un solido accoppiamento tra la piastrella del silenziatore e la piastra d'acciaio della parete dell'imbarcazione, è necessario utilizzare un adesivo. Impiegato in campo militare: manutenzione di carri armati, assemblaggio di imbarcazioni militari, bombardieri leggeri militari, incollaggio dello strato di protezione termica delle testate missilistiche, preparazione di materiali mimetici, antiterrorismo e antiterrorismo.
È incredibile? Non limitatevi a guardare il nostro piccolo adesivo, racchiude molta conoscenza.
Le principali proprietà fisiche e chimiche dell'adesivo
Tempo di funzionamento
Intervallo di tempo massimo tra la miscelazione dell'adesivo e l'accoppiamento delle parti da incollare
Tempo di maturazione iniziale
Il tempo di resistenza alla rimozione consente una resistenza adeguata per la manipolazione dei legami, comprese le parti mobili dei dispositivi di fissaggio.
tempo di completa maturazione
Tempo necessario per ottenere le proprietà meccaniche finali dopo la miscelazione dell'adesivo
periodo di conservazione
In determinate condizioni, l'adesivo può ancora mantenere le sue proprietà di manipolazione e il tempo di conservazione della resistenza specificata
obbligazione di sicurezza
Sotto l'azione di una forza esterna, lo stress necessario per provocare la rottura dell'interfaccia tra l'adesivo e l'aderente nella parte adesiva o nelle sue vicinanze
resistenza al taglio
La resistenza al taglio si riferisce alla forza di taglio che la superficie di incollaggio dell'unità può sopportare quando la parte incollata viene danneggiata, e la sua unità di misura è espressa in MPa (N/mm²).
Forza di trazione non uniforme
Il carico massimo che il giunto può sopportare quando sottoposto a una forza di trazione non uniforme, poiché il carico è per lo più concentrato su due bordi o su un bordo dello strato adesivo, e la forza è per unità di lunghezza piuttosto che per unità di area, e l'unità è KN/m
Resistenza alla trazione
La resistenza alla trazione, nota anche come resistenza uniforme allo strappo e resistenza positiva alla trazione, si riferisce alla forza di trazione per unità di area quando l'adesione viene danneggiata da una forza, e l'unità di misura è espressa in MPa (N/mm²).
forza di pelatura
La resistenza alla pelatura è il carico massimo per unità di larghezza che può essere sopportato quando le parti incollate vengono separate nelle condizioni di pelatura specificate, e la sua unità di misura è espressa in kN/m.
Data di pubblicazione: 25 aprile 2024