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綠色環(huán)保型膠黏劑探析(上)

2007/8/10 15:04:24 人評(píng)論

      就我國來說,軟性復(fù)合包裝材料是指以塑料薄膜、紙張和鋁箔等基材,用膠黏劑將它們粘合起來做成的包裝膜或包裝袋。以它為最終產(chǎn)品,相應(yīng)地帶動(dòng)了塑料薄膜制造業(yè)、凹印油墨制造業(yè)、凹印機(jī)械和復(fù)合機(jī)械制造業(yè)、制袋分切機(jī)械制造業(yè)以及復(fù)合用膠黏劑制造業(yè)的興起和發(fā)展,形成了完整的軟包裝工業(yè)體系。我國的軟包裝工業(yè)體系,是從上個(gè)世紀(jì)的七十年代中期萌芽起步、八十年代中期快速發(fā)展、九十年代初期飛躍前進(jìn)的朝陽產(chǎn)業(yè)。  目前,我國的軟性復(fù)合包裝材料,年總產(chǎn)值可達(dá)八百億元左右,產(chǎn)量近四百萬噸,在食品、藥品、化妝用品、日用化學(xué)品、化工產(chǎn)品、農(nóng)藥、飼料、種子、清潔用品、消毒用品、醫(yī)療器械、服裝等領(lǐng)域里,得到了廣泛的應(yīng)用,與人們的日常生活緊密相連。在這些軟性復(fù)合包裝材料中,約有80%是用干式復(fù)合的工藝方法生產(chǎn)的。而在這種干式復(fù)合工藝方法中,就一定要用到干式復(fù)合的膠黏劑?! ≡谶@類膠黏劑中,我國最早使用的是苯類型的和非苯類型的單組份壓敏膠,到上個(gè)世紀(jì)八十年代起,大量使用的是脂類溶劑的單組份或雙組份聚氨酯膠黏劑,到本世紀(jì)初出現(xiàn)了醇類溶劑的單組份或雙組份聚氨酯膠黏劑,還有以水為介質(zhì)的聚丙烯酸脂類膠黏劑。除了干式復(fù)合法之外,上個(gè)世紀(jì)七十年代下半期起,我國已有擠出涂布或擠出復(fù)合工藝方法生產(chǎn)的軟性復(fù)合包裝材料,最近十年又出現(xiàn)了無溶劑復(fù)合的工藝方法和共擠出復(fù)合的工藝方法。這四種工藝方法,都不需要使用任何溶劑介質(zhì)類型的膠黏劑。目前,以這四種工藝方法生產(chǎn)的產(chǎn)品,約占全部軟性復(fù)合包裝材料的20%?! ∮纱丝梢?,目前在我國,軟性復(fù)合包裝材料的極大部分是用干式復(fù)合的工藝方法生產(chǎn)的,每年要使用近四萬噸的“溶劑型”膠黏劑,粗略估算,全年的有機(jī)溶劑消耗總量不少于六萬噸,而真正起粘合作用的膠料卻只有二萬五千多噸。在越來越注重衛(wèi)生健康、安全環(huán)保、節(jié)約資源和綠色生態(tài)的今天,大家對(duì)耗用如此大量的有機(jī)溶劑而帶來的負(fù)面影響,也越來越關(guān)注。每年要耗用如此大量的有機(jī)溶劑,一方面造成了嚴(yán)重的浪費(fèi),不符合節(jié)約、合理、可持續(xù)發(fā)展的科學(xué)發(fā)展觀。因?yàn)橛袡C(jī)溶劑,只是在干式復(fù)合中起到將膠料均勻地涂到基膜表面上去的作用,然后就要用干操排風(fēng)的辦法將它100%地烘干,把它趕到大氣中去。從根本上講,它對(duì)復(fù)合材料的牢度、耐熱性和抗介質(zhì)性,都沒有任何作用。如果有別的辦法也能將膠料均勻地涂到基膜的表面上去,那就可以把有機(jī)溶劑省掉,就更符合“物盡其用”的精神。第二方面也造成了金錢的浪費(fèi)和生產(chǎn)成本的提高,按現(xiàn)在每噸溶劑約八千元的價(jià)格計(jì)算,全國每年耗費(fèi)溶劑的金額就高達(dá)四億八千萬元,與不用有機(jī)溶劑的方法相比,僅膠黏劑一項(xiàng)的成本支出,就要高40%以上。第三方面,大量有機(jī)溶劑的排放,除了在生產(chǎn)車間里造成難聞的味道或刺激人的呼吸器官、造成人體不適之外,作算全部排放到室外去,也還會(huì)對(duì)大氣環(huán)境造成污染,破壞地球的生態(tài)平衡、威脅人類的生存安全。因此,近年來關(guān)于綠色環(huán)保型膠黏劑的話題,就越來越受到業(yè)界人士的重視,這是人類進(jìn)步和科技發(fā)展的可喜現(xiàn)象?! ∩厦嫣岬?,在干式復(fù)合工藝方法中大量用到以有機(jī)溶劑為介質(zhì)的膠黏劑,有機(jī)溶劑易燃易爆、對(duì)人有刺激甚至有毒害、排放到室外要污染大氣、要破壞環(huán)境和損害生態(tài)平衡,這種膠黏劑當(dāng)然不符合綠色環(huán)保的要求,所以,在環(huán)保法規(guī)日益嚴(yán)格的近十多年來,這種類型產(chǎn)品的應(yīng)用,受到了越來越多的質(zhì)疑和限制。實(shí)際上,多年以前我們就反對(duì)使用明顯對(duì)人體有毒的苯類、異丙醇、氯代烷烴類溶劑,特別是反對(duì)使用苯類為溶劑的單組份壓敏型膠黏劑。自去年下半年起,食品包裝袋的苯類溶劑嚴(yán)重超標(biāo)事件,已引起了人們的高度關(guān)注,對(duì)食品包裝袋要衛(wèi)生安全、放心可靠的呼聲也日益高漲,這就必然會(huì)引出綠色環(huán)保這個(gè)話題?! ‖F(xiàn)在,在我們包裝業(yè)界,不但有發(fā)展綠色環(huán)保型膠黏劑這樣的一個(gè)指導(dǎo)思想,而且已經(jīng)有被稱為綠色環(huán)保的具體膠黏劑產(chǎn)品,例如水性的聚丙烯酸酯類膠黏劑、醇溶性的聚氨酯膠黏劑、水性的聚氨酯膠黏劑和無溶劑型的聚氨酯膠黏劑,還有無溶劑的粘合性樹脂等等。這些膠黏劑的出現(xiàn),無疑克服了溶劑型膠黏劑在衛(wèi)生安全和綠色環(huán)保方面的缺點(diǎn),也為降低生產(chǎn)成本提供了條件。但是,從真正的、根本意義上的綠色環(huán)保宗旨去考察,筆者認(rèn)為,只有無溶劑型的膠黏劑才配得上綠色環(huán)保這個(gè)稱號(hào)?! ∈紫?,看一看水性的聚丙烯酸酯類膠黏劑?! ∵@類膠黏劑以水代替有機(jī)溶劑,水具有取之不盡、用之不竭的資源優(yōu)勢(shì)和價(jià)格十分低廉的優(yōu)點(diǎn),還具有不燃不爆、沒有氣味、對(duì)人體無害和安全衛(wèi)生的特點(diǎn),相對(duì)于有機(jī)溶劑型的膠黏劑來說,在綠色環(huán)保和衛(wèi)生安全方面,大大地前進(jìn)了一步。  但是,要使水性的聚丙烯酸酯膠黏劑真正具有貯存穩(wěn)定性和抗寒耐凍性,要使它真正具備工業(yè)生產(chǎn)上可以應(yīng)用的商品,其全部內(nèi)容物不僅僅是水和聚丙烯酸酯這么簡單的二種,它必定還要使用聚合引發(fā)劑、乳化劑、PH調(diào)節(jié)劑、穩(wěn)定劑和耐寒抗凍劑等眾多助劑。這些助劑的含量雖然不很高,但它們是否綠色環(huán)保,是否安全衛(wèi)生,我們還不得而知,在有些此類產(chǎn)品的應(yīng)用介紹時(shí)說,若要稀釋,就不能用純水去對(duì)沖,而應(yīng)該采用含異丙醇的水去稀釋。就這一點(diǎn)而言,因?yàn)楫惐际怯袡C(jī)溶劑,不但易爆易爆,而且還對(duì)健康有害,與真正意義上的衛(wèi)生安全、綠色環(huán)保還是有差距的?! ∑浯?,看一看醇溶性的聚氨酯膠黏劑?! ∷c目前廣泛使用的酯溶性聚氨酯膠黏劑相比,只是將酯溶性中的醋酸乙酯這種溶劑,改為用乙醇(也就是酒精)去代替而巳,它還是屬于有機(jī)溶劑型膠黏劑。筆者個(gè)人認(rèn)為,這不足以說明醇溶性聚氨酯膠黏劑就是衛(wèi)生安全、綠色環(huán)保的膠黏劑,相反,可能比酯溶性聚氨酯更不衛(wèi)生安全,對(duì)人體健康的危害更加嚴(yán)重。因?yàn)榈谝?,含多異氰酸酯基(?NCO)的固化劑,在醇類溶劑中,必須先要用封端劑將反應(yīng)活性非常大的異氰酸酯基保護(hù)起來,它才不會(huì)像未封端保護(hù)的-NCO基那樣,迅速地與乙醇中的羥基(即-OH)反應(yīng)掉而喪失交聯(lián)固化的功能。而封端劑這種物質(zhì),絕大部分都有很濃重的化學(xué)氣味,也對(duì)人體有毒有害,一旦使用不當(dāng),就會(huì)損害人體健康,所以就談不上衛(wèi)生安全和綠色環(huán)保。第二,就用乙醇去代替醋酸乙酯,做成醇溶性聚氨酯膠黏劑而言,這二種有機(jī)溶劑究竟哪一個(gè)更衛(wèi)生安全、更綠色環(huán)保?越來越多的資料和跡象表明,醋酸乙酯比乙醇更好!  人類對(duì)這個(gè)問題的認(rèn)識(shí),恐怕會(huì)跟人類就吸煙對(duì)人體健康損害的認(rèn)識(shí)過程相似。四、五十年以前,人類不認(rèn)為吸煙會(huì)對(duì)身體健康造成損害,許多人以吸煙為時(shí)髦。隨著現(xiàn)代醫(yī)學(xué)、社會(huì)流行病統(tǒng)計(jì)學(xué)和分析化學(xué)的發(fā)展和進(jìn)步,人類才逐漸認(rèn)識(shí)到,不但吸煙有損健康,被動(dòng)吸煙同樣有害,特別會(huì)損害胎兒發(fā)育,會(huì)縮短人的壽命,也是產(chǎn)生肺癌的主要原因。所以最近二十年來,在全世界范圍內(nèi)掀起了反對(duì)吸煙、限制煙草生產(chǎn)、嚴(yán)禁向未成年人售煙、禁止在公共場(chǎng)所吸煙和限制向青少年售煙的浪潮,聯(lián)合國還出臺(tái)了禁煙公約?! ⊥瑯?,人類喝酒的歷史已有四、五千年,特別是在我們中國,有著深厚的酒文化底蘊(yùn),但是,從來還沒有人去研究過酒精對(duì)人體健康的損害。四、五年前,筆者看到一篇報(bào)道,說美國的科學(xué)發(fā)現(xiàn),酒精對(duì)人體健康有嚴(yán)重的損害作用,其理由是酒精(也即是乙醇)被吸入體內(nèi)后,在氧化酶的作用下會(huì)被氧化,生成乙醛:O(氧化)        ‖      2CH3CH2OH  +  O2  --→   2CH3-C-H  + 2H2O (酒精)      (氧)           (乙醛)     (水)美國科學(xué)家認(rèn)為,乙醛和甲醛一樣,都是一種致癌性物質(zhì),所以乙醇并非無毒。當(dāng)然,從化學(xué)反應(yīng)的趨勢(shì)來看,乙醛還會(huì)被進(jìn)一步氧化,變?yōu)橐宜?,而乙酸還能與醇發(fā)生酯化反應(yīng),進(jìn)一步生成酯。如果乙酸與乙醇發(fā)生酯化反應(yīng),最終產(chǎn)物是穩(wěn)定的醋酸乙酯,也稱為乙酸乙酯:              O                            O              ‖            (氧化)       ‖2CH3-C-H  +  O2  --→  2CH3-C-OH          (乙醛)      (氧)             (乙酸)       O                                       O      ‖                          (酯化)    ‖ CH3-C-OH  +  HO-CH2-CH3  --→ CH3-C-O-CH2-CH3 +  H2O   (乙酸)           (乙醇)                (乙酸乙酯)         (水)  這個(gè)《氧化--再氧化--酯化》的過程,在一般情況下是不可逆轉(zhuǎn)的過程,醋酸乙酯是一種十分穩(wěn)定的化合物,不會(huì)再分解為乙酸和乙醛,所以在醋酸乙酯中不會(huì)有乙醛,不會(huì)對(duì)人體健康構(gòu)成損害。美國科學(xué)家就是根據(jù)這個(gè)理論,說酒精也對(duì)人體有害的。

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