PVP在粘结剂中的应用
PVP对玻璃、金属和塑料、纸张、织物表面具有特别的粘结力;加上其亲水性、分散稳定性、无触变性、增稠性等特点,使它广泛用于各种粘结剂配方中。这种应用分为两类。第一类是将PVP作为胶粘剂的主要成份,另一类是将PVP的粘结性能用于需要粘结剂组份的其他产品中,如涂料、油墨、上光剂、各种片剂、 颗粒剂、烧结材料釉料等。
在胶粘剂中的应用
PVP作为胶粘剂的主要成份,在工业上应用最广泛的有固体胶水棒、压敏胶及再湿性胶等。
固体胶水棒是新型办公(包括学校学生用)胶水,由于其使用涂布方便,初粘力强,适用于各种纸张,粘合后平整无皱,克服了液体胶水的种种缺点,因此近三十年来成为世界流行的办公用品。作为固体胶水棒的粘结剂应具有粘结能力强,特别是初粘力好;涂布性好,涂层薄而均匀;固形性,在涂布受力时不变形,且能适应各种气候条件;贮存期长,无毒。研究证明,在各种水溶性高分子中,PVP是能全部满足上述要求的极少几个品种之一。市场上也有以PVA为主要粘结成份的固体胶水,但它们一般都难以克服PVA的凝胶化倾向,保质期短,最终失去粘结力。表56为以PVP为原料的若干市售固体胶水产品的粘着强度比较。
表56 固体胶水粘着强度比较*
试样
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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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粘着强度(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——湖兰全棉纱绸,40×40支,测试方法GB 532-82
应用试验证明,固体胶水适合于各种书写纸、腊光纸、拷贝纸、胶板纸、凸版印刷纸、皱纹纸、照相纸,特别是对小件纸品的粘贴可以操作自如,即贴即写;还可以粘贴织物及聚苯乙烯材料如装饰用发泡纸等。因此,已在全球迅速推广。近十年以来中国和韩国已成为全球固体胶水主要生产和出口基地。两国为生产固体胶水采购的主要原料PVP K90达到2000吨左右。例如,中国江苏兴达文具集团公司每年从国内外采购PVP K90 500-700吨,生产各种类型固体胶水2-3亿支,成为全球最大的固体胶水制造商。
以NVP聚合物为主要粘结成份的另一种胶粘剂是压敏胶。在压敏胶配方中加入PVP可提高胶带的初粘力,强度和硬度。丙烯酸酯与NVP的共聚物可以作为精细材料的保护性膜,具有反复粘着与剥离的性能。医用皮肤压敏胶广泛采用包括PVP在内的水溶性高分子作为粘结成份;特别在皮肤给药膜上,这是一种全新可控释放给药方式。药膜本身含有可通过皮肤吸收的药物,NVP聚合物作为一种粘结剂,成为凝胶状的药物基质,促进药物的扩散。治疗心肌梗塞的硝酸甘油酯就可以做成这样的药膜。又如NVP与丙烯酸酯的共聚物就可以作为杀菌剂碘的载体,通过其压敏粘结性固定在皮肤上,成为局部防感染的皮肤给药膜。另一类医用压敏胶的作用是将医疗器械的电极固定在皮肤上,它往往是具有压敏粘结性可以反复使用的,而且能吸附电解质溶液的水凝胶,PVP可以增加水凝胶的强度,提高其在电解质中的稳定性。
第三种以NVP聚合物为主要成份的粘结剂是再湿性胶,所谓再湿性胶是指在干燥状态不具有粘结性,而在吸水的状态下可以发挥粘结作用。PVP,特别是PVP/VA,由于其可调节的吸湿性,成为这一类粘结剂的主要成份。一种热熔涂布,再湿使用的粘结剂就是由PVP/VA,聚乙二醇组成的,其配方如下表:
表57再湿性粘结剂配方
PVP/VA
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Castor蜡
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PEG 4000
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PEG 20M
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抗氧剂
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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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选择PVP/VA合适的分子量和分子中VP与VA的比例,可以改进胶粘剂的流动温度,在75%相对湿度下的抗结块性和对水的敏感度。从热稳定性、抗结块性、粘结性、粘度、机械特性、吸湿速度,吸湿粘度等方面满足涂布、使用和贮存的要求。
在其它产品加工、生产中作为粘结剂的应用
由于PVP对玻璃有优良的粘结性,所以被用于玻璃纤维的上光剂,使玻纤表面更光滑,减少在拉伸过程中的磨损,增加纤维束的抱合力。酚醛树脂,饱和聚酯树脂纤维素衍生物,醋酸乙烯/甲基丙烯酸甲酯树脂都可与PVP共同组成玻纤上光剂。某些配方已在国内一些大玻纤厂得到应用。
据以相同的原因,PVP还可用于许多无机纤维如碳纤维、Al2O3纤维,钛酸镁纤维的制备和加工,增加纤维与树脂复合时的粘结力。
在用玻璃、陶瓷、石英、石棉、云母等无机材料制备高柔性、特种纸时,PVP往往可以对纤维起到分散,粘结的作用,提高纸张的强度。
PVP在精细陶瓷加工,高尺寸精确度烧结陶瓷,可控磁性烧结陶瓷,柔性陶瓷,陶瓷表面涂层,陶瓷、玻璃用印刷油墨,瓷器釉料,镀镍钢搪瓷釉药中都可作为浆料、颜料等分散剂、粘结剂而受到广泛的重视和应用。在陶瓷加工中,PVP可在烧结时完全燃烧。因此,对陶瓷本身无任何影响。PVPK90还可防止陶瓷制品在烧结前的破裂。在釉料和油墨中,PVP对颜料和染料的亲和性可保证釉料和油墨的均匀、稳定和高附着力。
PVP是所有类型工业或民用片剂、颗粒剂的成型粘结剂,例如用于假牙的清洁片、儿童用绘画涂料片、家用或工业用片状、块状净洗剂等。
PVPK30和PVPK90是制造石膏绷带的良好粘结剂,将PVP溶于有机溶剂如甲醇中,生成甲醇-PVP溶液,将石膏分散其中,然后将悬浮液施于绷带上,干燥后即可得到塑性好、均匀一致的石膏绷带,减少碎粉,增加弹性和牢度。
PVPKl7 可以作为照相纸的粘结剂。
各种需用粘结剂的产品都有其特别的要求和使用条件,只要充分了解PVP的各种性质及其相互关系,就可以在许多新产品的开发中发挥PVP的粘结作用。
全球用于生产粘结剂的PVP约为3300吨,占PVP总消费量的7%以上。至于用在生产其他各种产品中,主要起粘结作用的PVP的需求量就不在以上数据之内了,也难以正确统计。