PVP在粘結劑中的應用
PVP對玻璃、金屬和塑料、紙張、織物表面具有特別的粘結力;加上其親水性、分散穩定性、無觸變性、增稠性等特點,使它廣泛用于各種粘結劑配方中。這種應用分為兩類。第一類是將PVP作為膠粘劑的主要成份,另一類是將PVP的粘結性能用于需要粘結劑組份的其他產品中,如涂料、油墨、上光劑、各種片劑、 顆粒劑、燒結材料釉料等。
在膠粘劑中的應用
PVP作為膠粘劑的主要成份,在工業上應用最廣泛的有固體膠水棒、壓敏膠及再濕性膠等。
固體膠水棒是新型辦公(包括學校學生用)膠水,由于其使用涂布方便,初粘力強,適用于各種紙張,粘合后平整無皺,克服了液體膠水的種種缺點,因此近三十年來成為世界流行的辦公用品。作為固體膠水棒的粘結劑應具有粘結能力強,特別是初粘力好;涂布性好,涂層薄而均勻;固形性,在涂布受力時不變形,且能適應各種氣候條件;貯存期長,無毒。研究證明,在各種水溶性高分子中,PVP是能全部滿足上述要求的極少幾個品種之一。市場上也有以PVA為主要粘結成份的固體膠水,但它們一般都難以克服PVA的凝膠化傾向,保質期短,最終失去粘結力。表56為以PVP為原料的若干市售固體膠水產品的粘著強度比較。
表56 固體膠水粘著強度比較*
試樣
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浙化
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TOMBO
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UHU
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PEPI
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粘著強度(N/25mm)
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4.6
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3.2
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2.9
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3.9
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*基材——湖蘭全棉紗綢,40×40支,測試方法GB 532-82
應用試驗證明,固體膠水適合于各種書寫紙、臘光紙、拷貝紙、膠板紙、凸版印刷紙、皺紋紙、照相紙,特別是對小件紙品的粘貼可以操作自如,即貼即寫;還可以粘貼織物及聚苯乙烯材料如裝飾用發泡紙等。因此,已在全球迅速推廣。近十年以來中國和韓國已成為全球固體膠水主要生產和出口基地。兩國為生產固體膠水采購的主要原料PVP K90達到2000噸左右。例如,中國江蘇興達文具集團公司每年從國內外采購PVP K90 500-700噸,生產各種類型固體膠水2-3億支,成為全球最大的固體膠水制造商。
以NVP聚合物為主要粘結成份的另一種膠粘劑是壓敏膠。在壓敏膠配方中加入PVP可提高膠帶的初粘力,強度和硬度。丙烯酸酯與NVP的共聚物可以作為精細材料的保護性膜,具有反復粘著與剝離的性能。醫用皮膚壓敏膠廣泛采用包括PVP在內的水溶性高分子作為粘結成份;特別在皮膚給藥膜上,這是一種全新可控釋放給藥方式。藥膜本身含有可通過皮膚吸收的藥物,NVP聚合物作為一種粘結劑,成為凝膠狀的藥物基質,促進藥物的擴散。治療心肌梗塞的硝酸甘油酯就可以做成這樣的藥膜。又如NVP與丙烯酸酯的共聚物就可以作為殺菌劑碘的載體,通過其壓敏粘結性固定在皮膚上,成為局部防感染的皮膚給藥膜。另一類醫用壓敏膠的作用是將醫療器械的電極固定在皮膚上,它往往是具有壓敏粘結性可以反復使用的,而且能吸附電解質溶液的水凝膠,PVP可以增加水凝膠的強度,提高其在電解質中的穩定性。
第三種以NVP聚合物為主要成份的粘結劑是再濕性膠,所謂再濕性膠是指在干燥狀態不具有粘結性,而在吸水的狀態下可以發揮粘結作用。PVP,特別是PVP/VA,由于其可調節的吸濕性,成為這一類粘結劑的主要成份。一種熱熔涂布,再濕使用的粘結劑就是由PVP/VA,聚乙二醇組成的,其配方如下表:
表57再濕性粘結劑配方
PVP/VA
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Castor蠟
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PEG 4000
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PEG 20M
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抗氧劑
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糖精
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重量(份)
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1000
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40
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25
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15
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14
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1.2
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選擇PVP/VA合適的分子量和分子中VP與VA的比例,可以改進膠粘劑的流動溫度,在75%相對濕度下的抗結塊性和對水的敏感度。從熱穩定性、抗結塊性、粘結性、粘度、機械特性、吸濕速度,吸濕粘度等方面滿足涂布、使用和貯存的要求。
在其它產品加工、生產中作為粘結劑的應用
由于PVP對玻璃有優良的粘結性,所以被用于玻璃纖維的上光劑,使玻纖表面更光滑,減少在拉伸過程中的磨損,增加纖維束的抱合力。酚醛樹脂,飽和聚酯樹脂纖維素衍生物,醋酸乙烯/甲基丙烯酸甲酯樹脂都可與PVP共同組成玻纖上光劑。某些配方已在國內一些大玻纖廠得到應用。
據以相同的原因,PVP還可用于許多無機纖維如碳纖維、Al2O3纖維,鈦酸鎂纖維的制備和加工,增加纖維與樹脂復合時的粘結力。
在用玻璃、陶瓷、石英、石棉、云母等無機材料制備高柔性、特種紙時,PVP往往可以對纖維起到分散,粘結的作用,提高紙張的強度。
PVP在精細陶瓷加工,高尺寸精確度燒結陶瓷,可控磁性燒結陶瓷,柔性陶瓷,陶瓷表面涂層,陶瓷、玻璃用印刷油墨,瓷器釉料,鍍鎳鋼搪瓷釉藥中都可作為漿料、顏料等分散劑、粘結劑而受到廣泛的重視和應用。在陶瓷加工中,PVP可在燒結時完全燃燒。因此,對陶瓷本身無任何影響。PVPK90還可防止陶瓷制品在燒結前的破裂。在釉料和油墨中,PVP對顏料和染料的親和性可保證釉料和油墨的均勻、穩定和高附著力。
PVP是所有類型工業或民用片劑、顆粒劑的成型粘結劑,例如用于假牙的清潔片、兒童用繪畫涂料片、家用或工業用片狀、塊狀凈洗劑等。
PVPK30和PVPK90是制造石膏繃帶的良好粘結劑,將PVP溶于有機溶劑如甲醇中,生成甲醇-PVP溶液,將石膏分散其中,然后將懸浮液施于繃帶上,干燥后即可得到塑性好、均勻一致的石膏繃帶,減少碎粉,增加彈性和牢度。
PVPKl7 可以作為照相紙的粘結劑。
各種需用粘結劑的產品都有其特別的要求和使用條件,只要充分了解PVP的各種性質及其相互關系,就可以在許多新產品的開發中發揮PVP的粘結作用。
全球用于生產粘結劑的PVP約為3300噸,占PVP總消費量的7%以上。至于用在生產其他各種產品中,主要起粘結作用的PVP的需求量就不在以上數據之內了,也難以正確統計。