25 十一月 2021

Crackless工艺:为开启氰基丙烯酸酯粘合胶粘剂的开发创造了可能性的新的可能世界

近70年来,厂家一直在使用Knoevenagel工艺生产氰基丙烯酸酯(包括氰基丙烯酸乙酯(ECA)和氰基丙烯酸甲氧基乙酯(MECA)),已经并取得了巨大相当大的成功。该工艺一直始终是粘合胶粘剂行业的支柱,并帮助很多全球领先品牌实现长足发展。

尽管取得了成功,但该工艺也有其局限性。其中一个明显的短板是,该工艺需要两个连续反应步骤:首先进行缩合,然后是第二步热裂解,才能有效地将长分子分解成更小的分子。

第一步耗费时间且需要使用破坏环境的溶剂;第二步耗时更久并消耗更多的能量,因为发生反应需要非常高的温度(高达180°C)。这个缺点还导致大多数单体的产出率只有低到中等。

一段时间以来,制造商一直在寻找可行的替代工艺,特别是更快、耗能更低、需要更少热量且更具可持续性的替代方案。至关重要的是,产量产出率一定要得到提高。经过不懈努力,技术人员终于在2017年开发出获得专利的Crackless工艺。

Crackless生产工艺首先由西班牙粘合胶粘剂企业Afinitica(现为Bostik的一部分)开发成功,它基本解决克服了以往Knoevenagel工艺出现的所有问题。借助此新技术,Bostik为全新Born2Bond工程粘合胶粘剂系列开发出新的瞬干胶产品。

这些产品中有许多是基于MECA,这是一种氰基丙烯酸酯,其历史与ECA一样长,但很难采用Knoevenagel工艺生产,而且成本高昂。

新型粘合胶粘剂的可行生产方案

Crackless工艺的发展让开发基于MECA的新产品变得切实可行。相关厂家使用此工艺开发出更多MECA型粘合胶粘剂,并具有此类产品能够提供的所有优势。MECA型粘合胶粘剂产生的气味更少,对让在繁忙改善了生产线上工作的员工的健康水平更安全,而且白化水平更低。白化是会在两个组件粘合在一起时出现的副产品,并且影响美观。新工艺出现后,就可以将低白化的MECA型粘合胶粘剂便可用于某些高溢价行业,比如时尚(水晶和玻璃制品)和品质至关重要的消费电子产品。

由于Crackless工艺的能耗远小低于Knoevenagel工艺,因此有助于企业实现其可持续发展议程。

借助Crackless工艺,厂家能够更高效、更可持续地制造其他氰基丙烯酸酯,包括医疗部门行业中用于处理伤口的单体系列产品。

Born2Bond CA comparison chart

其中包括中链CA产品氰基丙烯酸丁酯,这是第一个广泛用于闭合皮肤伤口的产品;

还包括2-辛基氰基丙烯酸酯(2OCA),这是一种较长链CA,可用于减缓闭合皮肤切口和撕裂,并代替不可吸收的缝合线,用于初步闭合面部皮肤切口。2OCA的粘合接力往往比丁基CA更强,其体积断裂强度能比BCA高四倍,并且柔韧性更强。虽然短链MECA和ECA对组织都有毒性,但丁基和2OCA则没有,这为医学治疗的可能性开辟了全新世界。

合资开发

最近,Bostik与台湾北回化学公司(Cartell)合资成立了台法科技股份有限公司(Crackless Monomer Company (CMC)),这是与台湾北回化学公司(Cartell)的合资企业。该合资企业的既定宗旨是使用Crackless工艺生产价格实惠、面向全球客户提供的高性能氰基丙烯酸酯并面向全球客户提供,这在以前并不具备可行性切实可行。

现在不仅可以更高效、更可持续地制造这些以前“不可行”的产品,而且还可以达到工业规模生产。这并不是说以前无法生产,而是通过包含裂解步骤的“传统”工艺生产并不现实。

新工艺还实现了以前无法提供的新单体,这些新单体的性能、柔韧性和应用范围更优秀。新单体的粘合性能、涂装性能更好,并使制造商能够开发出更好的工程产品。(Bostik的Born2Bond 瞬干胶系列就是很好的示例,该系列使用Crackless工艺开发,并且更智能、更环保、更安全)。

总之为此,氰基丙烯酸酯的潜力正在获得到释放,为客户现有的产品组合增加了更多单体,并能够开发出环氧树脂和氰基丙烯酸酯的混合物,同时还能混合ECA和MECA,以带来帮助为更多创新效益发展提供更多帮助。除了粘合胶粘剂之外,在3D打印、密封和涂装应用以及定制客户项目中,这些单体也有用武之地。

作者:Isidro Cobo博士 – Arkema-Bostik研发与业务开发经理


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