联结世界的粘结剂 - Wacker Chemie AG


联结世界的粘结剂

利用日光进行首次试验

在塑料化学蓬勃发展的初期,人们尽管还未能掌握对高分子化合物进行可控生产的聚合工艺,但法兰克福化学家Fritz Klatte在1912年便已发现,液体醋酸乙烯酯在日光的影响下会自发聚合。于是,经Willy O. Herrmann博士研发的单体被盛入10升的玻璃容器,并被置于阳光之下,直至容器内形成聚醋酸乙烯酯固体树脂;但为获取这些树脂,最后不得不砸碎容器。随着过氧化物的发现,一年后,即,1925年出现了可用来加快聚合速度的三元催化器。之后不久,瓦克的电化学工业联盟便获得了聚醋酸乙烯酯基粘结剂和胶粘剂的大型应用专利,并以VINNAPAS®威耐实® 为商标名,开始销售产品。1938年聚合工艺专利取得突破后,瓦克的化学家又迅速地开发出一系列新的粘结剂应用。例如,他们通过在VINNAPAS®威耐实® 均聚物乳液中添加增塑助剂,开发出多种适用于纸张应用的弹性胶粘剂;色胶涂料在添加了这种助剂后,耐水性亦有所提高。1943年,博格豪森VINNAPAS®威耐实® 乳液的产量便已达到了每年2600吨。

乳胶漆成为行业标准产品

20世纪50年代中,瓦克工人在西厂的VINNAPAS®威耐实®生产线上

第二次世界大战结束后,瓦克的生产停顿了一段时间,1945年9月重新起动。战后,瓦克20世纪30年代开发而成的含增塑剂的VINNAPAS®威耐实® 乳液得到了广泛推广,聚醋酸乙烯酯很快取代了粘合剂成为新一代粘结剂,这种乳胶漆至今仍是全球标准产品。

20世纪50、60年代联邦德国“经济奇迹”期间,这些新的粘结剂产品进一步成为创新应用的研发平台。瓦克技术人员开始对聚合物链的化学结构进行试验,将所谓的二元共聚物植入其中,使产品拥有一系列新的性能。1955年,瓦克向市场推出以月桂酸乙烯酯为单体的50/25 VL类产品,共聚物的生产从此不再需要添加增塑剂,而这些分子单元同时还能使乳液膜具有弹性,使增塑剂无法散发。优点:乳液膜可持久保持高度柔韧性,时间长了也不会脆化,因此可用来提高墙纸胶等的湿粘性和干拉力。

1962年,瓦克的产品系列中增加了含氯乙烯的三元共聚物乳液,1964年实现了“量子飞跃”──VINNAPAS®威耐实® EP1诞生了。这种首次以醋酸乙烯酯和乙烯为基础生产的共聚物水乳液最先征服胶粘剂市场,并从此所向披靡。使用乙烯进行共聚合反应这一突破迅速扩大了VINNAPAS®威耐实® 乳液的应用范围,这是因为乙烯组分能够使聚合物链变得更为柔韧,此外还可使最终产品的配方不再需要增塑剂。

瓦克位于慕尼黑的研究机构──电化学工业联盟(Consortium)实验室中的乙酸瓶(1930年左右)。那时,人们还在使用乙酸和乙炔生产醋酸乙烯酯

VINNAPAS®威耐实® 在之此之前的几年还完成了另一飞跃:瓦克专家成功研发出被称作可再分散乳胶粉的聚合物粘结剂。这种聚合物粘结剂由特种乳液在通过喷雾法排除水分后制成,更易于储存和运输。瓦克的化学家Max Ivanovits博士在开发可再分散乳胶粉时,受速溶咖啡的启发,制造了一套小型喷雾干燥设备。他预见到,如果瓦克能够生产出可再分散型的乳胶粉,那么,聚合物粘结剂市场将迎来爆发性增长。Ivanovits博士的实验迅速取得成功。1957年7月2日,瓦克开始在博格豪森生产可再分散乳胶粉,首批13.2吨流动性可再分散乳胶粉使用的是一台PVC干燥机。这种产品的乳胶粉微粒由一种嵌入了非水溶性聚合物微粒的水溶性保护胶体矩阵组成,并有防结块剂防止微粒相互粘结。

初级阶段产品尽管有不少技术环节,尤其是喷雾干燥技术还有待改进,但当时最大的挑战却是缺少应用市场。20世纪60年代中,建筑业加快了工业化进程,建筑设计师也开始大胆尝试新的结构和建筑方式,这令情况有了转机。此时,瓦克对VINNAPAS®威耐实® 粘结剂进行了后续研发,推出醋酸乙烯-乙烯共聚乳液(VAE乳液),并成功研发出喷雾干燥工艺,时机可谓恰到好处。

20世纪70年代石油危机,节约能源成为建筑业极为关注的话题之一。1977年,德国首次颁布了有关建筑物保温节能的规定,提出了新建建筑物必须配制双层或保温玻璃等要求,之后,法规又经过多次更为严格的修订,现名“建筑节能条例”。为使建筑更为节能,为建筑物配备外墙外保温系统(ETICS)自20世纪80年代起变得越来越普及,人们对砂浆性能的要求也越来越高。瓦克聚合物业务部门的化学家和应用工程师这时面临的挑战,是对VINNAPAS®威耐实® 产品进行后续研发,使它们能够满足市场新需求。建筑外墙保温使用的聚苯乙烯板有一个致命的缺点,即,它们无法与纯水泥砂浆牢固地粘合在一起,而现在,只需在砂浆中加入约4%的VINNAPAS®威耐实® 可再分散乳胶粉,便可使聚苯乙烯板和粘结砂浆稳固、持久地粘合在一起。