生物基聚酰胺固化剂是以可再生生物质资源(如蓖麻油、大豆油、松香、木质素等)为原料,经化学改性合成的聚酰胺类环氧树脂固化剂,用于替代传统石油基聚酰胺产品。 其在环氧AB胶中可作为B组分(固化剂),与环氧树脂(A组分)反应形成交联网络,赋予胶体优异的柔韧性、附着力和耐化学性。与传统固化剂相比,生物基聚酰胺固化剂碳足迹降低30%~60%,VOC含量更低,且部分产品具备可生物降解潜力,符合全球“双碳”战略与绿色制造趋势。目前,该材料已在环保型滴胶、电子封装胶、工业结构胶等领域实现初步应用,并有望成为未来高性能环氧AB胶的核心组分。
威凯科技将从定义与技术原理、核心性能优势、在环氧AB胶中的具体应用场景、典型解决方案、市场现状与挑战、选型建议六大维度,系统解析生物基聚酰胺固化剂如何赋能环氧AB胶绿色转型,为材料工程师、胶粘剂厂商及终端用户提供可落地的技术参考。
一、什么是生物基聚酰胺固化剂?——技术原理与原料来源
生物基聚酰胺固化剂是通过将天然油脂中的不饱和脂肪酸(如蓖麻油酸、油酸)与多元胺(如乙二胺、二乙烯三胺)进行酰胺化反应,生成长链聚酰胺分子。其分子结构中含有大量仲胺基(—NH—)和酰胺键(—CONH—),可与环氧基团发生开环加成反应,实现固化。
主要原料来源:
蓖麻油:含90%以上蓖麻油酸,是目前最成熟的生物基原料;
大豆油/菜籽油:经环氧化、胺化改性后用于合成;
松香:提供刚性骨架,提升耐热性;
木质素衍生物:用于增强交联密度(尚处研发阶段)。
✅ 生物基含量认证:
通过ASTM D6866或ISO 16620标准检测,优质产品生物基碳含量可达40%~70%。
二、核心性能优势:为何值得在环氧AB胶中推广?
性能指标 | 传统石油基聚酰胺 | 生物基聚酰胺 | 优势体现 |
---|---|---|---|
生物基含量 | 0% | 40%~70% | 显著降低碳足迹 |
VOC含量 | 中高(含溶剂型) | 低(多为无溶剂型) | 更环保,符合GB/T 38597-2020 |
柔韧性 | 良好 | 优异(长脂肪链增塑效应) | 抗冲击、抗开裂 |
附着力 | 强 | 更强(极性基团丰富) | 适用于金属、木材、复合材料 |
固化速度 | 中等 | 可调(通过胺值设计) | 适配不同工艺需求 |
耐黄变性 | 一般 | 优(无芳香结构) | 适用于透明滴胶 |
🌱 环保价值:
每吨生物基聚酰胺可减少约1.8吨CO₂排放,助力企业实现ESG目标。
三、在环氧AB胶中的五大应用场景与解决方案
1. 环保型水晶滴胶(DIY/工艺品)
痛点:传统滴胶黄变快、气味大,消费者对“无毒透明”需求强烈。
解决方案:
采用高透光生物基聚酰胺固化剂(如基于蓖麻油的低色度型号),搭配无溶剂环氧树脂,制得AB胶固化后无黄变、无刺激性气味,通过RoHS、REACH认证。代表产品:某品牌“植物源水晶胶”,生物基含量≥50%,适用于儿童手工、食品接触装饰。
2. 电子元器件封装胶
痛点:需兼顾绝缘性、柔韧性与低应力,避免芯片开裂。
解决方案:
利用生物基聚酰胺的长链柔性结构,降低固化收缩率,减少内应力。同时其低离子杂质含量保障电气性能。技术参数:体积电阻率>1×10¹⁵ Ω·cm,热膨胀系数匹配硅芯片。
3. 工业结构胶(金属/复合材料粘接)
痛点:传统胶在低温或湿热环境下易脱粘。
解决方案:
生物基聚酰胺含更多极性基团,提升对铝、碳纤维等基材的湿态附着力。某风电叶片厂商已采用该胶替代石油基产品,耐湿热老化性能提升20%。
4. 地坪与涂料用环氧AB胶
痛点:施工VOC超标,环保法规趋严。
解决方案:
开发100%固含量生物基聚酰胺固化剂,用于无溶剂环氧地坪,VOC<50g/L,满足GB/T 22374-2023环保标准。
5. 可降解临时粘接胶
创新方向:
利用部分生物基聚酰胺的可控水解性,开发用于电子组装、医疗器件的临时固定胶,使用后可温和条件去除,减少废弃物。
四、典型产品解决方案案例
案例1:某DIY品牌“绿色滴胶”升级
原配方:石油基聚酰胺 + 双酚A环氧树脂
问题:6个月后明显黄变,客户投诉率高
新方案:蓖麻油基聚酰胺(生物基含量60%)+ 氢化双酚A环氧
效果:QUV老化500小时Δb<2.0,气味降低80%,获GREENGUARD Gold认证
案例2:新能源汽车电池结构胶
需求:高韧性、耐振动、低VOC
方案:松香改性生物基聚酰胺 + 多官能环氧
结果:剥离强度提升15%,VOC排放下降60%,通过主机厂绿色材料审核
五、市场现状与挑战
当前格局:
国际巨头:巴斯夫(BASF)、赢创(Evonik)、科思创(Covestro)已推出生物基固化剂系列;
国内进展:万华化学、神剑股份、嘉宝莉等企业布局中试线,但高端产品仍依赖进口;
成本:生物基聚酰胺价格约为石油基的1.3~1.8倍,但随规模化有望下降。
主要挑战:
原料供应稳定性:蓖麻油受气候与种植面积限制;
性能一致性:天然油脂批次波动影响固化剂胺值;
标准缺失:国内尚无生物基环氧固化剂专用标准;
用户认知不足:误认为“生物基=性能差”。
六、选型与应用建议
1. 明确需求优先级
重环保:选高生物基含量(≥50%)、通过碳足迹认证产品;
重性能:关注胺值、粘度、适用期等参数,不盲目追求生物基比例。
2. 配方适配性测试
生物基聚酰胺粘度通常较高,需调整A/B配比;
建议先做小样测试:固化时间、硬度、黄变、附着力。
3. 供应链验证
要求供应商提供:
ASTM D6866生物基含量报告
MSDS/TDS技术文件
稳定供货能力证明
4. 关注政策红利
符合《“十四五”原材料工业发展规划》《绿色产品认证目录》的材料可享税收优惠或绿色采购优先权。
七、结语
生物基聚酰胺固化剂不仅是环氧AB胶“减碳”的技术路径,更是实现高性能与可持续性统一的战略选择。随着原料技术突破、成本下降与标准完善,其在滴胶、电子胶、结构胶、地坪等领域的渗透率将持续提升。
对胶粘剂制造商而言,提前布局生物基配方,既是应对环保法规的必要举措,更是打造差异化产品、抢占高端市场的关键机遇。
未来已来——绿色环氧AB胶,从一滴生物基固化剂开始。