非织造用粘合剂的选用、鉴别及测试方法

非织造用粘合剂的选用、鉴别及测试方法

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在非织造布生产过程中，粘合剂的作用在于非织造布的加固或形成成品后的涂层整理。除粘合法要大量使用粘合剂之外，针刺非织造布和缝编非织造布也需要大量的粘合剂进行表面涂覆或浸渍处理，以稳定产品的形状和尺寸，提高产品的强力、硬挺度及其他一些特殊的性能。换句话说，粘合剂的性能在很大程度上决定了最终产品的外观和内在质量。

一、粘合剂主体材料从优选择

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根据非织造布生产工艺和产品质量要求，用粘合法生产的非织造布成品，其粘合剂的耗用量约占纤维的20%~30%。如果按非织造布单位面积计算，平均生产每平方米非织造布，大约需要350g的粘合剂。

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面对比较“庞大”的占比情况，粘合剂的主体材料选取应讲究从优原则，依次推荐为热塑性树脂（①）、热固性树脂（②）、合成橡胶（③）、天然高分子化合物（④）、改性天然高分子化合物（⑤）、高聚物单体（⑥）、低分子交联剂（⑦）及其他原料（⑧）。

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二、非织造布用粘合剂鉴别

1.初步鉴别

（1）燃烧法。不同结构和组成的粘合剂具有不同的燃烧特性。用玻璃棒挑取一些试样在酒精灯上点燃，通过观察燃烧性、自熄性、火焰特征和气味来判定其类别。

（2）热分解法。非织造粘合剂因其单体不同，热分解后产物、残留物性状不同，但都具有一定的pH范围。产生碱性气体的，可能是三聚氰胶树脂、聚酰胺、胺固化的环氧树脂；产生酸性气体的，可能是聚丙烯酸酯、聚氨酯或聚酯；产生盐酸、硝酸等强酸气体的可能是聚氯乙烯、氯化橡胶和纤维素硝酸酯；生成挥发性裂解物是聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸酯；生成较多炭黑残渣的可能是酚醛树脂或有机硅树脂。

2.试剂鉴别

有的粘合剂在加入某种试剂之后，会出现特有的有色反应。聚醋酸乙烯，加入碘，溶液呈红色；聚乙烯醇类，用水稀释后，加入2ml硼酸水溶液和0.5ml碘，溶液呈现蓝色或红褐色；环氧树脂，取试样在硫酸中溶解，再加入浓硝酸，将上述溶液倒入超量的氢氧化钠水溶液中，溶液呈橘黄色。

3.仪器鉴别

部分粘合剂需要采用精确的仪器来分析其组成，常用的鉴别方法包括红外光谱法、紫外光谱法、气相色谱法三种。

（1）红外光谱法。近年来出现的傅里叶变换红外光谱，使这一方法扩展到用极少量的试样即可测量，包括对含有胶乳试样的定量分析上。将被鉴别物质测得的图谱与标准图谱对照，即可根据相应的标准图谱作出鉴别。

（2）紫外光谱法。由于紫外吸收光谱与分子中是否含有发色集团有关，反应主体上是其分子发色团的特性，而不是整个分子的特性。因此，单独从紫外光谱不能完全确定物质的分子结构，必须同红外光谱、核磁共振等法放配合，才能得出可靠的结论。

（3）气相色谱法。气相色谱法是分析和研究非织造用粘合剂组成的一种方法其特点是，可方便地分析出各种物理状态的样品，包括已经固话的树脂、粘合剂等，如含有无机填料或少量的有机添加剂，通常不必进行复杂的分离。此外，高分子虽然不能发挥，但可以裂解成小分子后，再用气相色谱法分析。不过，目前这一方法还没有形成统一的鉴别标准。■刘亚

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三、非织造布用粘合剂性能的测试方法

1.物理化学性能测定

1.外观测定。外观测定目前还没有统一的标准，实际测定多为经验性操作。将20g~50g液体粘合剂导入50ml~100ml的玻璃烧杯中，将干燥洁净的玻璃棒提起，提起高度约为离烧杯口20cm，观察流动的胶液，质地较好的粘胶剂应呈现均匀状态，不含其他机械杂质或凝结物。

　　2.相对密度测定。相同温度下物质的密度与水的密度比值为相对密度，通常可用比重瓶法和注射器法等方式确定。固体粘合剂也可以用比重瓶法，需要注意的是，比重瓶中所装入的粘合剂约占比重瓶体积的1/2~2/3。对于粘度特别大的糊膏状粘合剂，应选用注射器法测定。

　　3粘度测定。目前常采用旋转式粘度计测定，也可使用涂料-4粘度计来测定粘合剂的粘度。测定温度为（25±0.1）℃，对含有挥发性较大或沸点较低溶剂的粘合剂，可在10℃~15℃温度下测定。

　　4流动性测试。流动性是指粘合剂在涂布后处于垂直状态下的流动速度，是衡量粘合剂实际性能的重要参数之一。测定时，将试样涂覆于试片凹槽刻度以上的部位，然后立即将试片垂直放在固定架上，用秒表测定。

　　5固含量测定。为了便于确定粘合剂的涂胶量和相应的配方，含有溶剂的粘合剂必须测定组分中的不挥发物含量或固体含量（浓度）。检测室至少2次称量质量大于0.01g为止（全部称量准确至0.001g）。

　　6酸值测定。某些粘合剂中含有酸性物质，这些酸性物质可使纤维素水解，因此必须对其进行酸值测定。目前来看，酸值测定的方法有电位差法、比色法、容量法、试纸法等4种，其中电位差法及PH计法最为准确。

　　7胶乳粒径的测定。对乳液粘合剂与水分散性粘合剂，常常要进行胶液中粒子的粒径测定，测定仪器通常为适当放大倍数的显微镜（一般放大倍数不小于500倍，显微镜需要配备测微尺）。有条件的单位可用粒径分布仪进行测定。

　　8灰分测定。测定粘合剂组分的灰分含量以及分析灰分成分，目的是确定无机填料的数量及其化学性质。用热重法可以较为简单的测出灰分含量，并可大致判定填料的性质。

　　9机械稳定性测定。每个样品必须测定2次，其相对误差不应超过5%，然后取平均值。

　　10耐介质性能测定。目前，耐介质性的测定，一般是测定粘合剂在一定介质中浸渍一定时间后质量变化百分率。通常水的浸渍温度为（25±5）℃，非燃料油类为（80±5）℃，染料油类为（25±5）℃，浸渍时间为48h，其他为90~95℃，24h测定。

　　11耐热性测定。耐热性的测定原理有温度形变、温度压力形变等，其测定按程序升温法进行，因此，升温速度、样品量对测定结果有一定影响，测定与比较数据时应特别注意。

　　12乳液型粘合剂最低成膜温度的测试。温度梯度板可用铝、不锈钢或铜等矩形金属板制成，其表面或者完全平滑，或者含有若干个深度为0.2mm~0.3mm、宽慰20mm的条形槽。矩形板一端为热源，一端为冷源。温度梯度板的温度梯度大小，可通过调节冷热源的温度来调节。

　　13适用期测定。从适用期起始时刻起，经一定的时间间隔，按照国家标准，重复进行粘度测定和制备粘结试样并进行强度测定，将粘度和粘结强度对时间作图，在粘度迅速突变上升的时间和粘结强度下降到指标值以下的时间中，较短的时间确定为粘合剂的试用期。对于混合放热量较多的粘合剂，其一次混合物一般以25g为宜，对于放热量较小的溶剂型粘合剂，若它的试用期为8h，则混合物量以500ml为宜。■ 刘亚

2.抗老化性能测试

非织造布用粘合剂的老化涉及到粘料的老化、助剂的迁移等问题。由于粘料是粘合剂的成膜物质，因此粘合剂老化研究主要涉及粘料的老化问题，所用方法沿用高分子材料惯用方法。

大气加速老化试验。大气加速老化试验通常在特质的老化试验机内进行，以人工的方法模拟或强化大气中的光、热、降雨、湿度等影响因素，以便在短期内再接近于天然条件的大气老化结果。大气老化试验机通常能使试样收到紫外光能量增加2.5倍，可见光能量增加3.5倍，红外光能量液增加3.5倍，从而加速了其老化的进程。另外，试验机还装有运转时间光电自动累计一起，可以自动记录试验时间，为计算加速倍数和推算老化试验提供计算依据。

实践证明，这种试验机模拟性好，比普通大气老化缩短很多时间，不足之处是对外界的依赖性很大。不过，总体来说，这是一种比较有前途的老化试验方法。

人工模拟气候加速老化试验。目前，用于用于试验的光源主要是紫外线碳弧灯、阳光碳弧灯和疝气灯。但是，对于大多数粘合剂，目前还没有系统的试验证明上述3中光源中哪种光源加速老化试验效果更好。近年来，国外研究者正在研究与粘合剂在某些方面相似的某些涂料的人工老化情况。试验结果证明，阳光型人工加速老化设备（WE-SUN型），在温度为（50±2）℃、相对湿度为（75±5）%、降雨量为2mm/h的条件下，大多数情况下比大气暴晒速度快5~6倍，有的甚至快10倍左右，而紫外线光型人工老化设备（WZSH）较阳光型慢2~3倍。

湿热老化试验。湿热试验一般都在调温调湿箱中进行。调温调湿箱能够借助空气流动使供湿装置产生一定量的水蒸气并鼓入试验箱内，通过湿温度控制系统的调节而获得规定的湿温度。试验中要严格注意当试验箱的温湿度达到控制数值后，其有效试验空间的任意一点温度应控制在控制值±3%内，试验箱内任意一处的空气应流动，注意风速不大于1m/s。如采用喷水雾法或加泡法加湿时，所用的水应注意保持洁净，一般采用蒸馏水。试样在实验前应除去灰尘、油污，并保持完整无损；在试验中样品应尽可能按工作状态放置，并以不影响箱内温湿度为宜；样品放置时不能相互重叠、接触，并应避免上层试验的冷却水低落在下层样品上。

大气老化试验。进行大气老化暴晒试验，场地四周必须空旷，周围障碍物至暴晒场地边缘的距离至少超过障碍物高度的3倍。然后将试样用不锈钢金属丝固定在暴晒加上，试样之间的距离不小于10mm，但因这种方法耗时较长，不建议使用。■刘亚（天津工业大学纺织学部教授）