CN101215451A - 一种淀粉基胶黏剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种淀粉基胶黏剂及其制备方法，该淀粉基胶黏剂是采用按摩尔比，将不同分子量的多元醇与异氰酸酯以异氰酸酯∶多元醇＝1∶1～2∶1的比例范围，通过一步法制备得到水性聚氨酯预聚体，上述预聚体在水体系中分散后，与糊化淀粉或氧化淀粉通过化学交联反应形成乳状胶黏剂即得。本发明的淀粉基胶黏剂制备方法简单、成本低廉，制备得到的淀粉基胶黏剂具有粘接强度高，适用于竹、木材、纸张等的粘结，及力学性能好、耐水性和耐老化性优良、绿色环保可生物降解等特点，可广泛用于农业、化工、食品、家具等领域。
Description
技术领域
本发明涉及胶黏剂技术领域，尤其涉及一种粘结力强、绿色环保、价格低廉的淀粉基胶黏剂的制备方法。
背景技术
水性胶黏剂是以水为分散介质，无嗅、无污染，是环境友好胶黏剂。但是随着石油等不可再生资源的枯竭，原油价格持续上涨，合成聚氨酯的生产成本日益增高。同时水性聚氨酯还存在内聚能低于极性基材，粘附力不强等问题。而淀粉富含极性基团，其分子结构与竹、木材中的纤维素结构极为相似，因此和木材、纸张等有着很强的粘附力，并且淀粉为绿色可再生资源，价格低廉。
此外，传统的酚醛、脲醛等胶黏剂有毒有污染，粘接后制得的家具等均大量释放甲醛等有害物质，严重污染环境。
因此，我们需要研究开发一种新型绿色环保的胶黏剂替代传统酚醛、脲醛等胶黏剂，从而可以提高农产品附加值，打造绿色经济，实施可持续发展战略。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术存在的问题，提供一种淀粉基胶黏剂的制备方法，该制备方法采用水性聚氨酯预聚体的强活性和淀粉发生交联反应，能够有效地调控两者的比例，并进一步控制胶黏剂的浓度、粘度以及粘结强度，从而以简单的制备工艺、低廉的成本得到粘结力强、绿色环保的胶黏剂。
本发明的上述目的是通过以下技术方案解决的：
一种淀粉基胶黏剂的制备方法，其特征在于包含以下步骤：
(1)用不同分子量的多元醇与异氰酸酯通过一步法制备得到水性聚氨酯预聚体；
(2)淀粉经高温加热得到糊化淀粉或室温下经氧化剂氧化得到氧化淀粉；
(3)将上述预聚体在水体系中分散后，与上述糊化淀粉或氧化淀粉通过化学交联反应形成乳状胶黏剂即得。
步骤(1)中多元醇为聚乙二醇、聚丙二醇、聚己内酯二醇、聚酯二醇；异氰酸酯为芳香族异氰酸酯、脂肪族异氰酸酯；异氰酸酯与多元醇的比例范围是，按摩尔比，异氰酸酯∶多元醇(既NCO∶OH)＝1∶1～2∶1。
步骤(2)中糊化淀粉的糊化温度为80℃；制备氧化淀粉的氧化剂为双氧水、高锰酸钾等。
步骤(3)中的化学交联反应条件为温度为20～80℃。
上述淀粉基胶黏剂的制备是在普通的玻璃反应釜中进行反应操作的。
本发明得到的淀粉基胶黏剂，其中淀粉的固含量为50％～90％，水性聚氨酯预聚体的固含量为5％～45％。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：1.本发明采用水性聚氨酯预聚体的强活性和淀粉发生交联作用，从而能有效地调控两者的比例，并进一步控制胶黏剂的浓度、粘度以及粘接强度。2.普通的淀粉胶黏剂耐水性较差，不适合于在室外条件下使用或者高湿度条件下使用，而本发明的胶黏剂复合有水性聚氨酯预聚体，在高的相对湿度条件下，其吸水率仅在5％左右，防水性能大大提高。3.本发明的胶黏剂因复合有水性聚氨酯预聚体，所以较单一的淀粉相比增加了氨基、羧基、醛基等活性基团，从而使粘接极性材料的强度得到很大地提高。4.与传统的水性聚氨酯胶黏剂相比，本发明的胶黏剂的制备方法简单，成本低廉，产品绿色环保对环境无污染，可用于农业、化工、食品、家具等多种领域。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，以下结合实施例对本发明进行进一步说明，但是本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1
将聚乙二醇和异氰酸酯(TDI)按NCO∶OH＝1.5∶1的摩尔比通过一步法制备得到水性聚氨酯预聚体，预聚体在水体系中分散后，与糊化淀粉按不同的比例在50℃下进行化学交联反应，最后得到不同浓度的胶黏剂。
实施例2
将聚丙二醇和异氰酸酯(HDI)按NCO∶OH＝1∶1的摩尔比通过一步法制备得到水性聚氨酯预聚体，预聚体在水体系中分散后，与糊化淀粉按不同的比例在20℃下进行化学交联反应，最后得到不同浓度的胶黏剂。
实施例3
将聚酯二醇和异氰酸酯(TDI)按NCO∶OH＝1.7∶1的摩尔比通过一步法制备得到水性聚氨酯预聚体，预聚体在水体系中分散后，与糊化淀粉按不同的比例在60℃下进行化学交联反应，最后得到不同浓度的胶黏剂。
实施例4
将聚己内酯二醇(PCL)和异氰酸酯(IPDI)按NCO∶OH＝2∶1的摩尔比通过一步法制备得到水性聚氨酯预聚体，预聚体在水体系中分散后，与糊化淀粉按不同的比例在70℃下进行化学交联反应，最后得到不同浓度的胶黏剂。
实施例5
将聚己内酯二醇(PCL)和异氰酸酯(IPDI)按NCO∶OH＝1.2∶1的摩尔比通过一步法制备得到水性聚氨酯预聚体，预聚体在水体系中分散后，与氧化淀粉按不同的比例在40℃下进行化学交联反应，调节水性聚氨酯预聚体和氧化淀粉的比例最后得到不同浓度的胶黏剂。
实施例6
将聚乙二醇和异氰酸酯(TDI)按NCO∶OH＝1.5∶1的摩尔比通过一步法制备得到水性聚氨酯预聚体，预聚体在水体系中分散后，与氧化淀粉按不同的比例在50℃下进行化学交联反应，调节水性聚氨酯预聚体和氧化淀粉的比例最后得到不同浓度的胶黏剂。
实施例7
将聚丙二醇和异氰酸酯(IPDI)按NCO∶OH＝1.3∶1的摩尔比通过一步法制备得到水性聚氨酯预聚体，预聚体在水体系中分散后，与氧化淀粉按不同的比例在80℃下进行化学交联反应，调节水性聚氨酯预聚体和氧化淀粉的比例最后得到不同浓度的胶黏剂。
比较例1
由实施例1和实施例6分别得到分别含糊化淀粉和氧化淀粉的胶黏剂，经过力学性能测试发现，相同淀粉含量的胶黏剂在搭接木板的剪切实验中，前者的拉伸剪切强度要低于后者，后者的可达到3.0～4.2MPa。可见改性后的淀粉可以有效提高粘接效率。
Claims (5)
1.一种淀粉基胶黏剂的制备方法，其特征在于包含以下步骤：
(1)将多元醇与异氰酸酯混合制备得到水性聚氨酯预聚体；
(2)淀粉经高温加热得到糊化淀粉或室温下经氧化剂氧化得到氧化淀粉；
(3)将上述预聚体在水体系中分散后，与上述糊化淀粉或氧化淀粉通过化学交联反应形成乳状胶黏剂即得。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤(1)中多元醇为聚乙二醇、聚丙二醇、聚己内酯二醇、聚酯二醇；异氰酸酯为芳香族异氰酸酯、脂肪族异氰酸酯。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤(1)中异氰酸酯与多元醇的比例范围是，按摩尔比，异氰酸酯∶多元醇＝1∶1～2∶1。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤(3)中的化学交联反应的温度为20～80℃。
5.一种淀粉基胶黏剂，其特征在于是由权利要求1所述制备方法制备得到。
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