坚持:生物基胶粘剂研究进展

生物基胶粘剂和原材料如果能满足法规要求,提供新颖的或多功能的性能,或者比市场上现有产品更具竞争力或更好的性能,那么它们会取得成功。三个类别和细分领域中已经有相关产品,它们将持续增长。

在最近知识中心的文章中,我们研究了生物基油墨:“生物基化学体系:深入油墨池” 1,加上许多其它文章,介绍了从BioPreferred status2到法规更新,以及通用涂料技术。

生物基产品衍生自植物和其它可再生农业和林业材料,可作为常规石油衍生产品的替代品。虽然一些产品接近100%生物基,但实际上,许多产品仅含有从生物来源开发的一部分组分。

供应商可以提供独特的美国农业部(USDA)授予的生物基产品认证标签,它标明了生物基含量百分比。美国农业部优选生物基材料工程(USDA BioPreferred Program)3 旨在鼓励产品中使用可再生农业原料。ASTM d68664 对生物基材料的成分进行了标准化、认证和分类。联邦机构及其承包商为其采购规定了最低可再生碳含量种类(MRCC)。

搜索美国专利商标局(USPTO)的专利申请或期刊中同行评审的学术文章出版物5,6均可消除关于聚焦于生物基胶粘剂开发及其重要性的任何相关疑问。即便在石油价格下滑导致原料成本下降时,这些研究进展仍然在继续。有一些则是对法规禁用压力下的替代研究,如多异氰酸酯和甲醛。

随着许多公司在其产品组合中添加了生物基材料,在树脂和涂料中使用生物基原料逐渐成为增长的兴趣领域。适当配制的生物基胶粘剂,相比其非生物基对应产品可提供相同或更优异的性能,具有低挥发性有机化合物含量(VOC)、低气味和MRCC含量,以符合生物基优选(BioPreferred)涂料。此外,还可以完全不使用甲醛、烷基酚乙氧基化物(APEs)和多异氰酸酯。

尤其是大豆粉,它已经应用于结构/工程木制品(胶合板、定向刨花板、交叉层压木材),因为像Columbia Forest Products和e2e这样的公司已开发了相关胶粘剂。

定向刨花板(OSB)是一种工程木板,使用防水热固化胶粘剂和矩形木条制造。 


定向刨花板(OSB)是一种工程木板,使用防水热固化胶粘剂和矩形木条制造。 来源: APA – 木工协会

许多生物基原料可用于制备可再生胶粘剂和密封剂,包括:

    琥珀酸和其它二酸
    天然油多元醇
    二氧化碳基多元醇
    生物异丁醇和1,4-丁二醇
    生物基异氰酸酯替代品
    呋喃二羧酸(FDCA)和酯类
    生物基表氯醇

几家公司可生产有潜力用于胶粘剂和密封剂的生物基溶剂(如丙酮、乙酸乙酯)。 生物基原材料和树脂的生产商包括Alberdingk Boley、 Cargill、 Purac、 Perstorp、ADM、BYK USA和Vertec Biosolvents。

植物油基聚酯多元醇,可用于制造聚氨酯(PU),随着性能的改善,对它的研究兴趣持续在增长。对替代型生物基二酸和二醇的兴趣也逐步增长。

除了琥珀酸外,例子还包括:
    1,3-丙二醇
    十八烷二酸(C18 / Elevance)
    FDCA (Avantium/BASF)

在生物基异氰酸酯,例如由Covestro和Mitsui Chemical制备的五亚甲基二异氰酸酯(PDI)和PDI制备的脂肪族多异氰酸酯领域,已有进展。通过生物柴油生产过程中产生的生物基甘油/丙三醇,可制备生物基表氯醇(ECH),用于合成环氧化物,制备环氧树脂基胶粘剂和密封剂。

生物基胶粘剂和原材料如果能满足法规要求,提供新颖的或多功能的性能,或者比市场上现有产品更具竞争力或更好的性能,那么它们会取得成功。三个类别和细分领域中已经有相关产品,它们将持续增长。


参考文献:
    生物基化学体系:深入油墨池
    涂料用生物基树脂
    USDA BioPreferred Program
    ASTM D6866 – 16: Standard Test Methods for Determining the Biobased Content of Solid, Liquid, and Gaseous Samples Using Radiocarbon Analysis
    Fabrication of Soybean Protein-Acrylate Composite Mini-emulsion toward Wood Adhesive, European Journal of Wood and Wood Products, May 2017
    Bio-based adhesives and evaluation for wood composites application; Polymers, March 2017

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