胶黏剂行业那些事儿
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11 压敏胶与胶黏带的历史渊源

压敏胶(Pressure-Sensitive Adhesive,PSA)是一类使用过程中无须借助于溶剂、热或其他手段,只需施加轻度压力,即可与被粘物黏合产生实用粘接强度的一类胶黏剂,它通常被加工成胶黏带、标签或各种片状制品来应用。压敏胶的主要成分包括各类橡胶(如天然橡胶、合成橡胶等)、丙烯酸酯聚合物和各类树脂(如石油树脂、萜烯树脂、萜烯酚醛树脂、松香树脂等)。压敏胶黏剂的特点是“粘之容易、揭之不难、剥而不损”,在较长时间内胶层不会干涸,因而压敏胶黏剂也称为不干胶。压敏胶制品是指将压敏胶涂覆于各种基材表面形成的制品。通常来说,压敏胶制品可以分为压敏胶黏带(Pressure-Sensitive Adhesive Tape)、压敏标签和医用压敏胶制品三类。压敏胶制品基材包括织物类(如棉布、玻璃布或无纺布等)、塑料薄膜类(如PE、PP、PVC和聚酯薄膜)、纸类(如牛皮纸、玻璃透明纸等)等。压敏胶制品具有非常广泛的用途,从办公、包装用的胶带,到涂装、刻蚀用的遮蔽胶带;从电工、电器用的绝缘胶带到各种汽车用的保护胶膜以及各种压敏标签,还有种类繁多的医用胶布、创可贴……压敏胶及其制品已经形成了一个非常庞大的产业。

在《草药补遗》《黄帝内经》等书籍中,均记载着治疗伤痛的膏药贴布之物,这应该是最早的压敏胶制品。而用中草药与松脂、动物胶熬制的药膏应该是压敏胶的雏形,膏药制品在中医界一直延续至今。

19世纪中叶,Henry.Day 博士开始应用天然橡胶、树脂制成橡胶类压敏胶。1845年,Shecut和Day发表了第一个用天然橡胶制造橡皮膏的专利。1870年,美国Johnson兄弟公司开始研究医用橡皮膏,经过长期的研究,他们在1889年发明了具有长期黏性的医用橡皮膏。1882年,德国药剂师Beiersdorf将能中和松香酸性的氧化锌加入天然橡胶和松脂中,制成了对皮肤刺激性较小的白色橡皮膏,这是最早的现代压敏胶制品。

20世纪20年代,电器绝缘用的塑料压敏胶带的出现,使压敏胶带制品开始进入工业应用领域。但直到美国3M公司的Richard.G.Drew在1925年发明了纸基的遮盖用胶黏带和透明的赛璐玢胶黏带以后,压敏胶黏制品的工业应用范围才真正得到扩大。20年代早期,3M公司的研究人员Richard.G.Drew偶然听到汽车车身制造车间的工人们不停地抱怨,说在油漆车身时用的强力胶纸会造成大量的油漆剥落,害得他们不停地补漆。于是Drew开始着手研制一种低黏度胶纸,这也是世界上最早的遮蔽胶纸。3M的总裁开始并不支持遮蔽胶纸的推广,但Drew并未放弃。他抓住少量订单的机会,继续开展自己的研究工作。几年之后,Drew又发明了玻璃纸胶带,并于1928年5月30日在英国和美国申请了专利。当时流传着一个有趣的故事,说Drew开发出了一种很轻的、一压即合的黏合剂,客户使用时发现粘接强度很低,因而德鲁被告知:“把这玩意儿拿回到你那些吝啬老板那里去,要他们多放一些胶”1930年,3M公司的Richard.G.Drew又开发出皱纹纸胶黏带印刷技术。1943年,美国和德国开发出双面胶黏带。1945年,电绝缘塑胶带开始投产。1939年,美国R.S.Avery开发成功胶粘标签,此后印刷胶粘片、BOPP(定向拉伸聚丙烯)包装胶带以及许多其他用途的压敏胶制品相继出现。同时,所用的压敏胶也由天然橡胶扩展到各种合成橡胶、聚乙烯基醚、聚丙烯酸酯、有机硅聚合物以及热塑性弹性体等合成材料。第二次世界大战期间,Johnson兄弟公司在其医用绷带上增加防水涂层,这种胶带后来演变为世界闻名的管道胶带。在战后大搞房屋重建的过程中,它被广泛用于管道工程,成了连接世界的胶带。1949年,英国研制成功聚丙烯酸酯系列压敏胶。1956年,美国开发成功有机硅系压敏胶。1957年,英国聚乙烯胶黏带投入生产。从20世纪50年代后期起,人们还对压敏胶粘接现象、黏附特性、结构与性能的关系等一系列基本理论问题进行了逐步深入的研究,使压敏胶及其制品的开发逐渐建立起坚实的基础,尤其进入20世纪60年代以后,各种性能优良的丙烯酸酯压敏胶的系统开发,使压敏胶制品的应用范围得到了迅速扩大,压敏胶及其制品工业也因此得到了高速的发展。20世纪60年代后期,美国Shell公司开发成功热熔型压敏胶。20世纪70年代中期起,由于世界石油危机以及消除环境污染和公害的社会呼吁,迫使压敏胶从溶剂型向无溶剂型转变。于是,乳液型、水溶液型、热熔型、射线固化型以及反应型压敏胶相继得到了研究和开发。20世纪80年代初期,美国3M公司率先开发出辐射固化型压敏胶及其制品。

中国现代意义上的胶黏带起步于1930年前后,当时由于第二次世界大战的原因,橡皮膏作为军用物资在中国上海、天津等地开始半手工生产。20世纪30年代,由于电灯、电器的使用,中国电工用的绝缘胶带也应运而生,但此时产品少之又少。20世纪40年代,橡胶布和黑胶布的生产也未形成规模。直到1953年,政府在上海、天津、北京、广州等一些重要的城市才建立了橡皮膏和黑胶布的生产工厂。1958年,橡皮膏和黑胶布的生产有了进一步发展,产量约为5000万平方米。1963年开始,北京、天津、广州、上海的卫生材料厂进行设备改造和扩建,研制出PVC绝缘胶布、玻璃纸胶带、牛皮纸胶带。1965年,上海制笔零件三厂、上海橡胶制品研究所等也把玻璃纸胶带、PVC胶带投入生产。同时,中科院化学所研究成功印刷用双面胶带,天津胶纸厂开始生产自湿性牛皮纸胶带。1968年,北京粘合剂厂建立了PVC绝缘胶带生产线。同时,北京、天津、广州三地开始生产印刷用双面胶带。1971年开始,上海合成树脂研究所、上海橡胶制品研究所、北京粘合剂厂开始研究丙烯酸系压敏胶,并在PET和PVC胶带上得到应用。在漫长的岁月中,我国虽然很早就有压敏胶制品的雏形,但真正得到迅速发展则是20世纪80年代以后的事。

中国压敏胶黏带工业的快速发展始于1983年。当时佛山塑料一厂、北京燕山石化及北京化工六厂等单位共引进4条BOPP薄膜生产线。同时以北京东方化工厂为代表的国有企业也引进相关技术和设备,建立较大规模的聚丙烯酸酯和BOPP膜基材等的原料基地。之后,以南方广东中山永大胶粘制品有限公司和宏昌胶黏带制品有限公司以及北方的河北华夏实业有限公司为代表的民营企业相继创建成功,使我国压敏胶行业进入了快速发展阶段。其中以中山永大胶粘制品有限公司为代表,陆续引进我国台湾地区的设备、技术,生产丙烯酸酯压敏胶及其制品。接着在浙江地区得到了迅速发展,逐步进入遍地开花时期。20世纪80年代中后期,北京东方化工厂建成年产4万吨丙烯酸酯单体的装置,并从美国引进9317压敏胶黏剂乳液配方。其后北京东方化工厂与美国罗姆哈斯组建东方罗姆哈斯公司,开始大规模生产丙烯酸乳液压敏胶,从而推动了我国压敏胶黏带工业的发展。

20世纪90年代之后,中国市场的巨大潜力吸引了国外许多厂家及我国台湾地区的胶带厂纷纷来大陆投资设厂,使中国的胶黏带产业逐步走向成熟,在此期间由于中国经济的发展,绝缘胶带及特种胶带在中国快速发展,以北京天坛胶带厂和河北华夏实业有限公司为代表的民族企业相继做出了适用于绝缘保护的PVC胶带。进入20世纪90年代,美国3M公司、日本日东电工、中国台湾四维、亚洲化学等开始在中国大陆建厂。

中国胶粘剂工业协会于1988年5月成立了压敏胶制品专业委员会,2003年更名为压敏胶及制品分会,2012年中国胶粘剂工业协会更名为中国胶粘剂和胶粘带工业协会。经过30多年的发展,我国胶黏带工业已走向成熟,无论是产量、产品种类,还是产品的市场竞争力都在不断提高。生产厂家已达到300多个,但是厂家分布不均衡,70%以上的厂家集中于沿海地区,如广东、江苏、浙江以及上海等,其中广东的生产厂最多,约占全国厂家的25%以上;其次是中部地区及北京地区,而西部地区生产厂家最少。我国压敏胶黏带品种齐全,包装胶带的产量最大,大约占48%;其次是压敏标签纸,大约占17%。双面胶带、电气胶带、美纹纸胶带、保护胶带以及防腐胶带等大约占30%。20世纪80年代以前,我国压敏胶黏带产量不足1亿平方米,品种仅限于牛皮纸胶带和医用止痛膏等。20世纪80年代后,产品品种及产量成倍增长。至1998年产量已达到24.9亿平方米。2016年,中国胶黏带年产量已达到218.6亿平方米。