胶粘剂和密封剂行业的循环经济:今天意味着什么?

标签:可持续性/天然粘合剂

循环经济是胶粘剂和密封剂行业走向可持续发展的关键因素之一。它是基于模仿的关键原则从没有任何浪费的自然，系统是无限再生的。虽然我们距离模仿自然的完美还有很长的路要走，但循环经济为以下方面提供了更有效的模式的希望:

• 自然资源的使用，
• 减少温室气体排放&
• 更好地保护自然。

的循环经济遵循一些基本原则设计出废物和污染，保持产品/材料的使用，以及再生自然系统。实施循环经济需要具备以下几个要素:

• 可再生能源的使用，
• 使用无毒物质，不消耗自然资源，
• 关注新的收入模式——按使用付费，而不是按所有权付费，
• 产品重新设计-设计产品，使其能够重复使用，维修和更长时间的使用，
• 促进供应链合作——在新的或已建立的生产链上的公司之间建立新的联盟，
• 实现高价值的重用和回收。

如果我们在粘合剂和密封剂行业的背景下看待上述元素，我们看到大多数制造商正在朝着一个承诺使用100%的可再生能源在他们自己的运作中。同样，人们越来越重视可再生能源的使用，生物材料如淀粉、植物油、蛋白质、木质素和天然树脂。


让我们探讨更多关于循环经济和“按需脱胶”胶粘剂和密封剂领域的最新发展。

由设计发出的通告-关键元素

虽然从儿时的工艺美术经历开始，我们对胶粘剂都很熟悉，但我们几乎没有意识到胶粘剂在我们身边的一切事物中使用的重要性。从我们手中的移动设备到我们家里的密闭窗户，建筑物的玻璃幕墙，再到我们用于交通工具——汽车、公共汽车和飞机——粘合剂无处不在。

因为胶粘剂和密封剂是作为组件使用的，能够生产更大批量的产品，对环境造成更大的影响，所以关注这一点很重要产品和系统的回收和循环使用胶粘剂而不是回收胶粘剂本身制造。¹


因此，胶粘剂本身的高价值再利用和回收等元素在这里不适用，除了胶粘剂的生产过程，大多数公司都在其制造工厂争取零垃圾填埋的地位。此外，我们还没有看到新的和已建立的供应链之间的供应链合作的例子。然而，随着人们对生物基材料的重视程度逐渐取代传统的化石基原材料，新的供应链网络必将出现。这无疑是一个建立高效和相互依赖的网络的机会，对环境是协作和再生的。

因此，胶粘剂行业可以发挥影响的最相关的部分可能是帮助产品设计使循环。

»使用按需脱胶结构胶粘剂满足循环经济的需求

为拆装而设计-促进按需拆装

如果我们看任何关于设计废物和污染的文献特别是拆卸设计，我们总会得到建议，避免使用粘合剂，而改用机械紧固件。然而，当我们考虑整个生命周期时，这种方法可能过于简单，可能没有考虑到其他可能有利于粘合剂的因素。

例如，粘合剂通过赋予最终产品特性，使其更耐用、更轻、更紧凑，从而对经济产生积极的影响。这些特点有助于循环经济的其他原则，如紧凑的设计，保持产品和材料在更长的时间内使用，或减少组装所需的时间和能源。例如:

• 在建筑构件中使用的粘合剂通过更好的密封性能防止热损失，对环境因素有积极的贡献。
• 在交通运输领域，它们通过使车辆轻量化和降低噪音、振动和严酷度做出了积极贡献。

虽然完全消除粘合剂显然不是一个好主意，但提出新一代粘合剂，使其能够更快地适应循环经济是有意义的。因此，可以在每个主要应用中探索一些领域，在这些领域中，粘合剂被认为是拆卸设计的障碍，并提出解决方案，使产品寿命结束时易于拆卸。

主要应用领域

胶粘剂的标签- - - - - - 可拆卸的粘合剂，使玻璃和塑料瓶易于回收，没有太多的努力或污染。这是一个重要的领域，因为快速消费品主要是由于包装必须贴上标签而产生大量废物的罪魁祸首。

可回收纸的粘合剂- - - - - - 随着网上购物继续呈指数级增长，对可再封口/可重复使用包装的需求将会很大。黏合剂可能会妨碍高效回收。

粘合剂在施工- - - - - - 随着建筑行业着眼于“材料护照”，以记录进入建筑的材料，使材料在使用寿命结束时能够回收，出现了“为拆卸而设计”和“模块化”的推动。这需要胶粘剂和密封剂行业的响应，提供解决方案，以实现这样的设计。

汽车、客车车身用粘合剂- - - - - - 随着电动汽车和自动驾驶汽车的发展趋势，数字化和对轻质材料的需求将会增加。这可能会增加胶粘剂在制造业中的使用。与此同时，胶粘剂需要不断发展，以提供诸如按需脱胶等功能，以实现材料的“寿命结束”回收。

粘合剂在包装- - - - - - 复合胶粘剂保持在一起多层包装。就污染而言，快速消费品的包装是最大的问题，就循环而言，可能是最难解决的挑战。

在上述所有情况下，最大的问题似乎是要求脱胶对需求在使用这些粘合剂的产品的寿命结束时。低强度的胶粘剂相对容易脱胶，而高强度的结构胶粘剂则很难脱胶。胶粘剂的最高使用温度是很重要的，因为被粘部件需要加热到这个温度以上，以便容易脱胶。^3.

促进可逆胶粘剂系统的新发展

一些按需去粘的方法在商业上已经存在一段时间了。例如，作为墙壁装饰产品的概念，以及汽车工业中用于固定汽车内部部件的可拆卸紧固件。类似的概念是否可以扩展，或者是否可以根据市场需求产生新的创新，仍有待观察。

到目前为止，按需脱胶领域的新发展通常基于三种类型的方法。

1. 使用可逆或可重复使用的胶粘剂系统
2. 用电流脱胶接缝
3. 使用活性填料按需脱胶

使用可逆或可重复使用的胶粘剂系统

在最近的文献中，可逆胶粘剂最常用的方法是基于retrodiels - alder概念。例如,桑迪亚国家实验室美国新墨西哥州阿尔伯克基公司(Albuquerque, N.M. USA)开发了一种可对温度变化作出反应的可逆胶粘剂。然而，这种重新粘合的能力是有限的。^3.

研究人员阿道夫Merkle研究所开发了一种聚合物基材料，在使用紫外线时可以按需粘合和去粘合。这种新材料是由一种称为超分子组装的机制创造出来的。超分子组装由更小的分子组成，这些小分子使用金属离子或氢键图案组装成更长、类似聚合物的链，将小分子连接在一起，形成“准交联”网络结构。当暴露在强烈的紫外线下时，超分子结构会分解，导致一种“液体”物质状态。一旦刺激被消除，超分子组合就会重新形成。²

电诱导脱胶

电诱导胶粘剂脱胶是一种借助外加电势按需释放胶粘剂的技术。“该技术基于粘接层和连接直流电源正极的阳极粘接层之间界面的化学反应。根据应用于粘合接头的电位，基材可以在几秒钟内脱胶。这类胶粘剂的几种配方已经获得了专利&其中一些现已商业化。”^3.

使用活性填料按需脱胶

实现可控胶粘剂脱胶的方法之一是激活胶粘剂或底漆中的功能性填料。这些添加剂可以是纳米粒子或可被外界能量激活的微胶囊，如:热(热和感应)、电势、电磁能等。

一些方法在文献中可用，如Ciardiello等人使用的方法金属(氧化铁)纳米颗粒嵌入，嵌入热熔胶(协会)为了去粘接胶粘接塑料接头或由美国化学理事会塑料部(ACC-PD)和密歇根州立大学(MSU)复合材料车辆研究中心，使用氧化铁纳米颗粒在各种热塑性胶粘剂，开发可逆粘接接头，可以去粘和重粘多重时间，利用电磁能。

李等人的研究易挥发的聚合物nanocapsules在胶粘剂薄膜中通过热刺激形成气泡，并表现出脱粘效果。这种使用聚合物纳米胶囊的技术有望应用于用于显示和半导体的高级胶粘剂薄膜，因为它能够在保持薄膜初始性能的同时控制胶粘剂强度。

另一种用于胶粘剂脱粘的技术是在胶粘剂层中嵌入微粒子(微胶囊)。这些微粒可能是热膨胀颗粒(TEPs)或发泡剂，可在一定温度下激活，以诱导底物的机械分离。(起源于日本，由樱井等人粘合胶合板。后来石川等人对建筑领域胶合板或石膏板上粘贴墙纸的技术进行了改进和改进)。这个创新的想法已经扩展到结构胶粘剂由西山和他的同事设计。只要将接头加热超过100°C，就可以很容易地分离粘合材料。”^3.

一种通过热活化添加剂使结构粘合剂脱胶的技术，称为INDAR里面^®，由法国瑞斯科尔技术中心研发并申请专利。Rescoll过程包括配制新的粘合剂或重新配制商业粘合剂。“在特定温度下加热，添加剂开始分解并释放气体，这些气体通过扩散从大块黏合剂迁移到界面，产生局部应力，导致接头脱胶。”^3.


本节介绍的脱粘技术的优点是，它们与热固性高强度胶粘剂是可行的。然而，这种方法的主要缺点是微粒可能会干扰初始粘附，导致接头薄弱。还有一些关于意外触发和涉及的填充类型和气体的担忧。^3.

结论

随着上述发展，似乎在“按需脱胶”领域取得了良好的进展，以克服胶粘剂行业向循环方向发展的最大障碍-可逆性。然而，与任何其他解决方案一样，成功取决于解决方案对问题应用的适用性和解决方案的商业可行性。在必要的监管推动下，如欧洲绿色协议和世界各地的其他法规，这些解决方案将成为商业上可行的，可能很快就会成为主流。世界只有8.6%是圆的，而且仍然在朝着错误的方向移动⁵，这是一个急需的改变!

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