CN101418199B - 一种单体复配型木材用淀粉胶粘剂的制备方法 - Google Patents

Abstract

一种单体复配型木材用淀粉胶粘剂的制备方法，属于胶粘剂的制备技术领域。本发明是以淀粉为主要原料，采用醋酸乙烯酯和丙烯酸丁酯两种单体对淀粉进行接枝共聚改性，并采用N-羟甲基丙烯酰胺、N，N’-亚甲基双丙烯酰胺对淀粉进行交联改性，然后加热糊化，降温后添加助剂，最终得到一种性能优良的木材用淀粉胶。现有木材用淀粉胶由于采用单一单体进行接枝共聚改性和单一交联剂进行交联改性，使其存在粘接强度不够高，耐水性差，外观不好等诸多缺点。本发明制备的胶粘剂具有粘接强度高、耐水性好、颜色乳白有光泽、干燥速度快等优点，可广泛应用于木材的装饰，人造板、胶合板的粘接。

Description

一种单体复配型木材用淀粉胶粘剂的制备方法

技术领域

一种单体复配型木材用淀粉胶粘剂的制备方法，属于胶粘剂制备技术领域。

背景技术

淀粉具有可再生性、无污染、成本低、可生物降解，淀粉用于瓦楞纸等的粘接已经具有一定的历史，并已实现工业化的生产。传统的淀粉胶存在干燥速度慢、粘接强度低、耐水性差、颜色发黄等缺点，限制了其在木材胶粘剂中的应用。中国专利CN1687279A“一种木材用淀粉胶的制备方法”中提出了一种采用淀粉为主要原料，进行酸解、氧化、接枝共聚改性处理，最后添加一定的助剂制备淀粉胶的工艺。该工艺制备出的淀粉胶具有成本低廉、环保等优点，淀粉胶的粘接强度达到了国家标准，但是其外观、粘接强度、耐水性还有待改善，以期得到工业化的应用。本发明在中国专利CN1687279A的制备工艺基础上进行了改进，主要包括接枝共聚反应中用多种单体代替单一单体对淀粉进行接枝共聚改性和采用两种交联剂进行交联改性，可制备出外观乳白有光泽、流动性好、粘接性强、耐水性好的新型木材用淀粉胶。

发明内容

本发明的目的是提供一种单体复配型木材用淀粉胶粘剂的制备方法，要求制备出一种外观乳白有光泽、粘接性强、耐水性好的新型木材用胶粘剂。该木材用淀粉胶的各项性能均优于普通工艺制备的木材用淀粉胶，而成本低于传统白乳胶，能广泛的应用于木材装饰、木材加工、人造板等方面。

本发明的技术方案：一种单体复配型木材用淀粉胶粘剂的制备方法，淀粉与醋酸乙烯酯和丙烯酸丁酯两种单体接枝共聚后，与N-羟甲基丙烯酰胺、N，N’-亚甲基双丙烯酰胺两种交联剂进行交联反应，再与多种助剂混合而成；所述木材用淀粉胶粘剂以重量计的基本配方列表为：

淀粉                     100

过硫酸铵                 2-4

接枝单体                 70-85

N-羟甲基丙烯酰胺         0.2-0.4

N，N’-亚甲基双丙烯酰胺  0.3-0.5

尿素                     10-20

聚乙烯醇                 10-20

甘油或邻苯二甲酸酯类     5-10

磷酸三丁酯                2-6

所用淀粉用水配制成质量浓度为30％-40％的淀粉乳，

所用N-羟甲基丙烯酰胺用水配制成质量浓度为2％-4％的溶液，

所用N，N’-亚甲基双丙烯酰胺用水配制成质量浓度为2％-4％的溶液；步骤如下：

(1)接枝共聚改性：以淀粉为原料，配制成质量浓度为30％-40％的淀粉乳后，以盐酸为催化剂，以过硫酸铵为引发剂，缓慢滴加醋酸乙烯酯和丙烯酸丁酯两种接枝单体，其中醋酸乙烯酯占接技单体总质量的60％-80％，在pH为2-5的范围内，接枝反应为在65-75℃温度下反应3-5h；

(2)交联改性：在接枝反应开始1-2h后，加入占淀粉质量0.2％-0.4％、质量浓度为2％-4％的N-羟甲基丙烯酰胺溶液，接枝反应2-3h后，加入占淀粉质量0.3％-0.5％、质量浓度为2％-4％的N，N’-亚甲基双丙烯酰胺溶液，每种交联剂溶液滴加时间为20-40min；

(3)添加多种助剂混合成胶粘剂：交联改性后的反应液中和至中性，加入聚乙烯醇，糊化保温20-40min后降温至50℃，加入尿素、甘油或邻苯二甲酸酯类、磷酸三丁酯助剂，混合均匀后，降温出料，包装得成品木材用淀粉胶粘剂。

原料淀粉选用玉米淀粉、蜡质玉米淀粉、木薯淀粉、马铃薯淀粉或小麦淀粉。

制备的木材用淀粉胶粘剂的应用，应用于木材的装饰、人造板、胶合板的粘接。

其中加入聚乙烯醇以提高胶粘剂的初粘性，聚乙烯醇的型号可以是1799，124，2099或1788；加入稀释剂尿素以改善胶粘剂的流动性；加入增塑剂为甘油或邻苯二甲酸酯类；加入消泡剂为磷酸三丁酯。

本发明的反应机理是通过添加多种单体，改变胶粘剂的玻璃化转变温度，从而改善胶粘剂的粘结强度、外观等性能；通过添加多种交联剂，改变胶粘剂的网状结构，引入更多的疏水性基团，从而提高胶粘剂的耐水性和干燥速度，但是交联剂也不宜添加过多，以免影响胶粘剂的形态和贮藏性能。

本发明的有益效果：本发明制备的新型单体复配型木材用淀粉胶同现有的木材用淀粉胶相比，粘接强度、外观、耐水性更加接近于白乳胶，并且保持了现有木材用淀粉胶成本低廉、环保等特点，具有如下优点：

1、由于采用多种单体对淀粉进行接枝共聚改性，能有效的提高淀粉胶的粘接强度，改善淀粉胶的外观。

2、由于采用多种交联剂对淀粉进行交联改性，使得胶粘剂能够形成很好的网络结构，能有限的降低水分子对胶粘剂的破坏，提高胶粘剂的耐水性。

本发明与中国专利CN1687279“一种木材用淀粉胶的制备方法”、CN100999651“一种耐水性淀粉基木材胶粘剂的制备方法和应用”比较，本发明通过采用淀粉与醋酸乙烯酯和丙烯酸丁酯接枝共聚改性、并结合N-羟甲基丙烯酰胺和N，N’-亚甲基双丙烯酰胺两种交联剂进行交联改性，使得新型木材用淀粉胶在压缩剪切干强度和耐水性方面要优于CN1687279和CN100999651中的淀粉胶。并且本发明中的淀粉胶具有更好的外观形态，颜色乳白有光泽。

具体实施方式

实施例1

配方(以质量计)：玉米淀粉                        100

               过硫酸铵                         3

               醋酸乙烯酯                       45

               丙烯酸丁酯                       25

               N-羟甲基丙烯酰胺(浓度2％)        0.3

               N，N’-亚甲基双丙烯酰胺(浓度2％) 0.3

               尿素                             13

               聚乙烯醇                         12

               甘油                             6

               磷酸三丁酯                       5

工艺过程：将玉米淀粉配置成质量浓度为30％的淀粉乳，以盐酸为催化剂，调pH为2.5，以过硫酸铵为引发剂，缓慢滴加醋酸乙烯酯和丙烯酸丁酯两种单体，在接枝反应温度为65℃下反应3h。接枝反应开始1h后，缓慢滴加N-羟甲基丙烯酰胺溶液，30min滴完，接枝反应开始2h后，缓慢滴加N，N’-亚甲基双丙烯酰胺溶液，25min滴完，用氢氧化钠溶液中和至中性。加入聚乙烯醇，糊化保温30min后降温至50℃，加入尿素、甘油、磷酸三丁酯等助剂，混合均匀后，降温出料，包装、密封、得成品。所得产品外观乳白有光泽，流动性较好，干强度为8.04MPa，湿强度为3.26MPa。

实施例2

配方(以质量计)：木薯淀粉                        100

               过硫酸铵                         2

               醋酸乙烯酯                       48

               丙烯酸丁酯                       30

               N-羟甲基丙烯酰胺(浓度3％)        0.2

               N，N’-亚甲基双丙烯酰胺(浓度3％) 0.4

               尿素                             10

               聚乙烯醇                         10

               甘油                             5

磷酸三丁酯          2

工艺过程：将木薯淀粉配置成质量浓度为35％的淀粉乳，以盐酸为催化剂，调pH为4，以过硫酸铵为引发剂，缓慢滴加醋酸乙烯酯和丙烯酸丁酯两种单体，在接枝反应温度为75℃下反应4h。接枝反应开始1.5h后，缓慢滴加N-羟甲基丙烯酰胺溶液，40min滴完，接枝反应开始2.5h后，缓慢滴加N，N’-亚甲基双丙烯酰胺溶液，40min滴完，用氢氧化钠溶液中和至中性。加入聚乙烯醇，糊化保温40min后降温至50℃，加入尿素、甘油、磷酸三丁酯等助剂，混合均匀后，降温出料，包装、密封、得成品。所得产品外观乳白有光泽，流动性较好，干强度为7.26MPa，湿强度为3.68MPa。

实施例3

配方(以质量计)：蜡质玉米淀粉                    100

               过硫酸铵                         4

               醋酸乙烯酯                       60

               丙烯酸丁酯                       22

               N-羟甲基丙烯酰胺(浓度2％)        0.3

               N，N’-亚甲基双丙烯酰胺(浓度2％) 0.5

               尿素                             18

               聚乙烯醇                         20

               邻苯二甲酸二丁酯                 10

               磷酸三丁酯                       3

工艺过程：将蜡质玉米淀粉配置成质量浓度为40％的淀粉乳，以盐酸为催化剂，调pH为4.5，以过硫酸铵为引发剂，缓慢滴加醋酸乙烯酯和丙烯酸丁酯两种单体，在接枝反应温度为70℃下反应5h。接枝反应开始1h后，缓慢滴加N-羟甲基丙烯酰胺溶液，40min滴完，接枝反应开始3h后，缓慢滴加N，N’-亚甲基双丙烯酰胺溶液，35min滴完，用氢氧化钠溶液中和至中性。加入聚乙烯醇，糊化保温20min后降温至50℃，加入尿素、邻苯二甲酸二丁酯、磷酸三丁酯等助剂，混合均匀后，降温出料，包装、密封、得成品。所得产品外观乳白有光泽，流动性很好，干强度为7.64MPa，湿强度为3.47MPa。

Claims (3)

1.一种单体复配型木材用淀粉胶粘剂的制备方法，其特征是淀粉与醋酸乙烯酯和丙烯酸丁酯两种单体接枝共聚后，与N-羟甲基丙烯酰胺、N，N’-亚甲基双丙烯酰胺两种交联剂进行交联反应，再与多种助剂混合而成；所述木材用淀粉胶粘剂以重量计的基本配方列表为：

淀粉                                              100

过硫酸铵                                          2-4

接枝单体                                          70-85

质量浓度为2％-4％的N-羟甲基丙烯酰胺溶液           0.2-0.4

质量浓度为2％-4％的N，N’-亚甲基双丙烯酰胺溶液    0.3-0.5

尿素                          10-20

聚乙烯醇                      10-20

甘油或邻苯二甲酸酯类          5-10

磷酸三丁酯                    2-6

所用淀粉用水配制成质量浓度为30％-40％的淀粉乳，

所用N-羟甲基丙烯酰胺用水配制成质量浓度为2％-4％的溶液，

所用N，N’-亚甲基双丙烯酰胺用水配制成质量浓度为2％-4％的溶液；步骤如下：

(1)接枝共聚改性：以淀粉为原料，配制成质量浓度为30％-40％的淀粉乳后，以盐酸为催化剂，以过硫酸铵为引发剂，缓慢滴加醋酸乙烯酯和丙烯酸丁酯两种接枝单体，其中醋酸乙烯酯占接技单体总质量的60％-80％，在pH为2-5的范围内，接枝反应为在65-75℃温度下反应3-5h；

(2)交联改性：在接枝反应开始1-2h后，加入占淀粉质量0.2％-0.4％、质量浓度为2％-4％的N-羟甲基丙烯酰胺溶液，接枝反应2-3h后，加入占淀粉质量0.3％-0.5％、质量浓度为2％-4％的N，N’-亚甲基双丙烯酰胺溶液，每种交联剂溶液滴加时间为20-40min；

(3)添加多种助剂混合成胶粘剂：交联改性后的反应液中和至中性，加入聚乙烯醇，糊化保温20-40min后降温至50℃，加入尿素、甘油或邻苯二甲酸酯类、磷酸三丁酯助剂，混合均匀后，降温出料，包装得成品木材用淀粉胶粘剂。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是原料淀粉选用玉米淀粉、木薯淀粉、马铃薯淀粉或小麦淀粉。

3.权利要求1所述方法制备的木材用淀粉胶粘剂的应用，其特征是应用于木材的装饰、人造板、胶合板的粘接。