熱熔膠膜膠粘劑工業(yè)突飛猛進的發(fā)展,為社會提供了許多新膠種,同時也給環(huán)境帶來了新的污染問題。膠粘劑的功能和應用己受到廣泛重視,而膠粘劑的環(huán)保問題卻往往被人所忽視。但在健康意識和環(huán)境意識日益提高的今天,對膠粘劑的環(huán)保問題的要求將愈加嚴格,保護環(huán)境顯得更為重要,生產(chǎn)單位應制造出環(huán)保型綠色膠粘劑,使用者則渴望能用上無毒無害的膠粘劑。因此,非常需要了解膠粘劑的環(huán)保問題。
目前膠粘劑的環(huán)保問題
膠粘劑的環(huán)保問題主要是對環(huán)境的污染和人體健康的危害,這是由于膠粘劑中的有害物質,如揮發(fā)性有機化合物、有毒的固化劑、增塑劑、稀釋劑以及其他助劑、有害的填料等所造成的。
揮發(fā)性有機化合物
揮發(fā)性有機化合物(VOC)在膠粘劑中存在的很多,如溶劑型膠粘劑中的有機溶劑;三醛膠 (酚醛、脲醛、三聚氰胺甲醛)中的游離甲醛;不飽和聚酯膠粘劑中的苯乙烯;丙烯酸酯乳液膠粘劑中的未反應單體;改性丙烯酸酯快固結構膠粘劑中的甲基丙烯酸甲酯;聚氨酯膠粘劑中的多異氰酸酯;α一氰基丙烯酸酯膠粘劑中的二氧化硫; 4115建筑膠中的甲醇;丙烯酸酯乳液中的增稠劑氨水等。這些易揮發(fā)性的物質排放到大氣中,危害很大,而且有些發(fā)生光化作用,產(chǎn)生臭氧,低層空間的臭氧污染大氣,影響生物的生長和人類的健康。有些鹵代烴溶劑則是破壞大氣臭氧層的物質。有些芳香烴溶劑毒性很大,甚至有致癌性。甲基丙烯酸甲酯、二氧化硫、乙胺等刺激性氣味大,可謂污染之毒,惡化了大氣環(huán)境。
有毒害的填料
膠粘劑使用的填料品種很多,有些也會造成毒害,如石棉粉纖維非常纖細,對環(huán)境污染嚴重,是一種厲害的致癌物質。粉塵隨風飛揚,通過呼吸道和毛細孔進人人體,可積累在肺中,導致肺癌、支氣管癌、間皮瘤等。石棉引起的疾病潛伏期相當長,甚至可達40年之久,日本稱石棉為“靜靜的定時炸彈”。長期吸入石英粉會引起矽肺。含有毒重金屬(鉛、鉻、鎘)的填料或顏料對人體的危害也是很嚴重的。
有毒的固化劑機增塑劑
芳香胺類固化劑毒性甚大,有的還會引起膀胱癌,如間苯二胺等。增塑劑磷酸三甲酚酯毒性極大。近年來,關于鄰苯二甲酸酯類增塑劑的有害性爭議彼起此伏,過去認為鄰苯二甲酸二丁酯 (DBP)和鄰苯二甲酸二辛酯(DOP)是無毒無害的,如今則發(fā)現(xiàn)DBP和DOP對人體健康有害,吸人人體后會使內(nèi)分泌失調(diào)。動物試驗表明,尤其對肝臟和腎臟有傷害作用,甚至可能致癌。除了接觸食品用的膠粘劑,一般膠粘劑中使用DBP和 DOP問題不會很大,但也應當引起注意。
有毒有害的助劑
當膠粘劑用的基礎樹脂(或橡膠)被確定之后,膠粘劑的配制和應用性能在很大程度上取決于所用助劑的調(diào)節(jié)改性作用,須注意一些助劑的毒性,防老劑D已被確認有致癌性,BHT致癌嫌疑猶存。MOCA、偶氮二異丁腈(AIBN)、二月桂酸二丁基錫都有較大的毒性。
目前膠粘劑中的污染物與危害
很多膠粘劑都不同程度地存在著對環(huán)境污染的潛在因素,只有清楚地了解其中的污染物類型及危害,才能設法消除與防止。膠粘劑中的有害物質主要是苯、甲苯、甲醛、甲醇、苯乙烯、三氯甲烷、四氯化碳、1,2一二氯乙烷、甲苯二異氰酸酯、間苯二胺、磷酸三甲酚酯、乙二胺、二甲基苯胺、防老劑D、煤焦油、石棉粉、石英粉等。對具體品種膠粘劑中的有害物質簡要分析如下。
聚氨酯膠粘劑
聚氨酯膠粘劑中的有害物質為異氰酸酯、 MOCA、二月桂酸二丁基錫。多異氰酸酯膠粘劑中的溶劑氯苯毒性很大。游離的甲苯二異氰酸酯 (TDI)對皮膚、眼睛、粘膜有強烈的刺激性,空氣中高空許濃度為0.14mg?m-3。關于MOCA的致癌性尚有爭議。
環(huán)氧樹脂膠粘劑
環(huán)氧樹脂膠粘劑中的有害物質是芳香胺、乙二胺、二甲基丙胺、順酐、十二烯基丁二酸酐等固化劑;磷酸三甲酚酯、DBP、DOP等增塑劑; 501、690、丁二烯雙環(huán)氧、環(huán)氧化苯乙烯、乙烯基環(huán)己烯雙環(huán)氧(YJ一132)、煤焦油等稀釋劑;石英粉、石棉粉、三氧化二鉻、鉻酸鋅、氧化鈹?shù)忍盍稀?/span>
芳香胺類物質如間苯二胺、二氨基二苯甲烷等能誘發(fā)泌尿系統(tǒng)的癌癥如膀胱癌等。乙二胺刺激眼睛、皮膚和粘膜,并被皮膚吸收,引起中毒,且影響女性生育,空氣中很高容許濃度25mg? m—3。順酐有強烈的刺激性,LD50400mg?kS-1。磷酸三甲酚酯為劇毒物質,能引起中樞神經(jīng)系統(tǒng)弛緩或痙攣性癱瘓,空氣中很高容許濃度0.1mg? m—3。501稀釋劑對皮膚有過敏現(xiàn)象。690稀釋劑對皮膚有強烈過敏中毒作用。丁二烯雙環(huán)氧毒性很大,LD5088mg?kg-1。乙烯基環(huán)己烯雙環(huán)氧對皮膚有刺激性,還能使白鼠產(chǎn)生肉瘤。煤焦油對環(huán)境和人體都有較大危害。1998年發(fā)現(xiàn)廣州一些石英粉廠,工作了兩年的工人就得了矽肺病,有的只干半年便覺體力大為下降。據(jù)資料報道,矽肺的潛伏期為15年。
厭氧膠粘劑
厭氧膠粘劑所用的固化促進劑N,N—二甲基苯胺和二甲基對甲基苯胺都有一定的致癌性。
酚醛樹脂膠粘劑
酚醛樹脂膠粘劑中的游離苯酚和甲醛等,會污染環(huán)境,危及健康。苯酚蒸氣有刺激性,接觸皮膚能引起中毒,吸入后會損害腎臟、空氣中容許濃度為5ppm。酚醛樹脂膠粘劑用的固化劑六次甲基四胺也有較大的毒性。
改性丙烯酸酯快固結構膠粘劑
改性丙烯酸酯快固結構膠粘劑又稱SGA膠,普遍使用甲基丙烯酸甲酯(MMA)為活性單體,雖然毒性甚微,但臭味很大,難以忍受,污染環(huán)境,氧化還原體系中的還原劑如N,N—二甲基苯胺、N,N—二乙基苯胺,N,N-—二甲基對甲苯胺、N,N-—二異丙基對甲苯胺等芳香胺類物質,能引發(fā)膀胱癌。
不飽和聚酯膠粘劑
不飽和聚酯膠粘劑常用的交聯(lián)單體苯乙烯具有刺激性臭味,過去一直認為其毒性比苯小。 1996年,世界衛(wèi)生組織(WHO)的國際癌癥研究小組對苯乙烯進行深入的研究后得出結論,苯乙烯的確有致癌作用[2]。呼吸苯乙烯氣體會使人產(chǎn)生淋巴瘤,造血系統(tǒng)瘤和非瘤疾病,尤其是中樞神經(jīng)系統(tǒng)的疾病,后者具有潛伏性。隨著呼吸苯乙烯氣體時間的持續(xù)和劑量的積累,致使危險性更大。苯乙烯揮發(fā),造成了對環(huán)境的污染和健康的危害。
不飽聚酯膠粘劑的促進劑,N,N—二甲基苯胺和N,N--二乙基苯胺除本身有致癌性,加熱時還會分解出苯胺氣體,接觸苯胺的人患膀胱癌是一般人的30倍。
解決膠粘劑環(huán)保問題的途徑
轉變傳統(tǒng)觀念,增強環(huán)保意識
環(huán)境保護是保證21世紀經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展和人類健康生存的關鍵。膠粘劑工業(yè)對環(huán)境的影響負有重大責任,及早采取有力措施是一種明智之舉。首先需要轉變傳統(tǒng)觀念,不能只圖眼前的局部利益,而忽視了對生態(tài)環(huán)境的破壞;不能只顧暫時的經(jīng)濟效益,而以犧牲環(huán)境為代價,膠粘劑工業(yè)在追求經(jīng)濟效益的同時,更應注意社會效益和環(huán)境效益,在環(huán)境保護方面做出新的貢獻。
發(fā)展環(huán)保型膠粘劑
為了避免對環(huán)境污染和生態(tài)破壞,發(fā)展低污染環(huán)保型膠粘劑已勢在必行。所謂環(huán)保型綠色膠粘劑,是指對環(huán)境無害,對人體無毒害,符合“環(huán)保、健康、安全”三大要求的膠粘劑。
為適應社會及環(huán)保的需要,膠粘劑的品種應加速更新?lián)Q代,其發(fā)展方向是水性化、固體化、無溶劑化、低毒化。
固體化
膠粘劑的固體化是以固態(tài)形式使用,如熱熔膠、熱熔壓敏膠、水溶粉狀膠、反應型棒狀膠、辦公用固體膠棒等,在涂布和粘接過程中都無揮發(fā)物放出,完全沒有環(huán)境污染。國外推崇使用粉狀膠,具有性能穩(wěn)定、無環(huán)境污染等優(yōu)點。美國 CP膠粘劑公司生產(chǎn)了一種脲醛樹脂粉,本身含有固化劑和填料,無氣味、無毒害,用作優(yōu)良的通用型木材膠粘劑。國內(nèi)已出現(xiàn)一種高強的新型粉狀膠粘劑——邦家強力膠粉,加水混合后成為聚合物分散體,具有突出的粘接性、耐水性和耐老化等。美國生產(chǎn)了一種環(huán)氧膠棒,用于應急修補、堵漏非常方便。
無溶劑化
無溶劑化系指膠粘劑中不含溶劑,因無溶劑向大氣揮發(fā),不會造成污染和危害。絕大多數(shù)環(huán)氧膠、厭氧膠、α—氰基丙烯酸酯膠、需氧改性丙烯酸酯結構膠粘劑、無溶劑聚氨酯膠、光固化膠粘劑都屬無溶劑型品種。
低毒化
溶劑型膠粘劑干燥速度快、耐水性好,雖污染和毒性較大,但目前尚不能完全被水基膠粘劑取代,可采用低毒或無毒溶劑,如環(huán)己烷、醋酸乙酯、丁酮、1,1一二氯乙烷、碳酸二甲酯等,制成無毒或低毒的溶劑型膠粘劑,國內(nèi)市場己出現(xiàn)了鞋用無“三苯”聚氨酯膠粘劑、鞋用無“三苯”接枝氯丁膠粘劑、無“三苯”SBS型膠。值得提及的碳酸二甲酯(DMC)是一種新興優(yōu)良的低毒性溶劑[5]。日本已用DMC作為制備溶劑型膠粘劑的主要溶劑,目前國內(nèi)已形成規(guī)?;a(chǎn)。
水性化
膠粘劑的水性化就是以水為溶劑或分散介質制得水基膠粘劑,由于不用有機溶劑,從而杜絕了溶劑污染。應當指出,不是所有水基膠粘劑都環(huán)保,如脲醛膠和107膠也是水性膠,污染卻很嚴重。
乳液型丙烯酸酯壓敏膠可以代替溶劑型壓敏膠。
水性復膜膠已開始代替溶劑型復膜膠,無毒性、不燃燒、無公害、使用安全。
日本研制成功新型水性聚氨酯膠粘劑,適用于汽車內(nèi)部裝修:完全有可能取代現(xiàn)行通用的溶劑型膠粘劑,非常有益于改善環(huán)境。
在聚乙烯醇(PVA)水溶液中配入異氰酸酯或預聚體,制成乙烯基聚氨酯乳液,能夠代替脲醛膠,徹底解決甲醛釋放問題。
水性熱熔膠膜膠粘劑以無毒害、不污染而倍受青睞,但其不足之處是干燥速度慢、耐水性差、防凍性不好。應當增高固體部分、加快干燥速度,采用交聯(lián)方法,提高干燥速度和耐水性,以擴大它的應用。
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