CN101993671A

CN101993671A - 一种淀粉改性乳胶及粘合剂的制备方法

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Publication number: CN101993671A
Application number: CN2009101143020A
Authority: CN
Inventors: 刘力恒
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-08-12
Filing date: 2009-08-12
Publication date: 2011-03-30

Abstract

一种淀粉改性乳胶及粘合剂的制备方法。其中由淀粉乳胶及淀粉乳胶粘合剂两部分构成。所述淀粉乳胶采用淀粉氧化、糊化、与聚乙烯醇及乙酸乙烯酯反应等步骤制备。乳胶制备中配料物质量百分比为：淀粉5-15％，聚乙烯醇2-5％，醋酸乙烯5-15％，羟甲基丙烯酰胺0.5-1％，次氯酸钠0.3-1.0％，亚硫酸钠0.1-0.5％，氢氧化钠0.5-1.0％，过硫酸铵0.2-0.5％，水45-55％。淀粉乳胶粘合剂采用填充方法增强。淀粉乳胶粘合剂配料为：淀粉改性乳胶70-80％，淀粉5-15％，高岭土5-15％。本方法制备的淀粉乳胶粘合剂制备工艺合理，产品生产过程中不使用甲醛及有机溶剂，及无“三废”排放。淀粉改性乳胶及粘合剂是一种以水为分散介质，粘结力强、无毒、无腐蚀、无污染的现代绿色环保型胶粘剂。

Description

一种淀粉改性乳胶及粘合剂的制备方法

技术领域

本发明涉及粘合剂，尤其是涉及淀粉改性白乳胶粘合剂，是一种用于室内装饰用的粘合剂。

背景技术

聚乙酸乙烯酯乳液由于原料来源丰富，粘接性能优良，使用方便且无污染，因此广泛应用于木材加工、家具制造、建筑装潢等行业，是现今用量最大的乳液胶。

由于乙酸乙烯酯分子中的酯基空间位阻小，遇水容易水解，特别是随着温度的升高，其酯基的水解速度加快，导致PVAc乳液胶膜的耐水性不好。同时，在乳液聚合中，加入了大量的聚乙烯醇和表面活性剂等亲水化合物，也是影响PVAc乳液耐水性的原因之一。而且聚乙酸乙烯酯乳胶的成本较高。对聚乙酸乙烯酯乳胶的改性成为重要的方面。

聚乙烯醇缩醛改性聚乙酸乙烯酯乳胶，是提高乳白胶性能的有效方法。但是这种方法采用甲醛为原料，产品中释放的甲醛对室内环境产生污染，这种乳胶现在已被禁止使用。

纯淀粉粘合剂是一种常用的天然粘合剂。由于淀粉粘合剂含水量大，水分渗透被粘合物体表面，干燥速度慢，而且粘接强度不高，一般只用于粘结强度要求不高的应用中。对淀粉胶可以采用改性的方法，提高淀粉粘合剂的耐水性与强度。由于淀粉来源广，而且价格低廉，用化学改性的方法，生产粘结强度较高的粘合剂越来越被重视。生产粘合剂的淀粉有小麦淀粉、玉米淀粉、大米淀粉、木薯淀粉等多种。在这几种淀粉中，木薯淀粉中的淀粉纯度更高，蛋白质、脂肪的含量更少，由木薯淀粉制成的粘合剂粘接力更强。

发明内容

本发明的目的是利用廉价的淀粉为主要原料，对现有的乳白胶进行改性，使制备的淀粉改性粘合剂产品性能提高，价格降低。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

1、淀粉改性乳胶制备：先把淀粉氧化、糊化，再与聚乙烯醇混合后，参与乙酸乙烯酯聚合反应，形成目的产物淀粉改性乳胶。

(1)淀粉氧化改性：淀粉是以葡萄糖为结构单元的天然高聚物，在氧化剂的作用下，伯羟基(--CH₂OH)被氧化成醛基(-CHO)，同时分子环间的糖苷键部分断裂而发生降解，成为聚合度较低的氧化淀粉。以次氯酸钠作氧化剂时，在碱性介质中，次氯酸钠分解速度比其在酸性介质中的分解速度快，此时极易释放出活性氧，先把淀粉中的羟甲基氧化成醛基，进一步被氧化成羧基，并且与碱性基结合，形成羧酸盐，增加了淀粉粘合剂的亲水性和溶解性，也增加了粘合剂的流动性，使淀粉粘合剂易于保存。

淀粉用水糊化后粘度大，糊化淀粉的量以5-15％时，淀粉糊粘度适中，有利于后续工序的操作。以次氯酸钠为氧化剂，硫酸亚铁为还原剂，促进淀粉的氧化反应，以氢氧化钠调节pH值在9左右。淀粉氧化中各物质的量，次氯酸钠0.3-1.0％，亚硫酸钠0.1-0.5％，氢氧化钠0.5-1.0％。氧化反应接触后加热使氧化淀粉糊化。

(2)淀粉酯化改性：在淀粉在碱性水介质中，在糊化后的淀粉糊中，加入1-2％的乙酸乙烯酯。淀粉分子中的羟基与乙酸乙烯酯反应乙酸淀粉酯。淀粉中的羟基被酯化后，增加了淀粉胶的耐水性。

(3)接枝共聚改性：在过氧化物作用下，淀粉、聚乙烯醇与乙酸乙烯酯单体发生共聚反应，生产淀粉-乙酸乙烯酯共聚物与聚乙烯醇-乙酸乙烯酯共聚物。共聚物的生成，降低了淀粉与聚乙烯醇的亲水性，增加了淀粉与聚乙烯醇的强度，也降低了聚乙酸乙烯酯的脆性。

在酯化后的淀粉糊中加入预先溶解聚乙烯醇，聚乙烯醇的浓度12-13％的水溶液，搅拌均匀后，加入OP-10表面活性剂0.5％，再滴加乙酸乙烯酯与羟甲基丙烯酰胺的混合单体，进行淀粉、聚乙烯醇、乙酸乙烯酯的聚合反应。聚乙烯醇的总量为2-5％，醋酸乙烯参与酯化反应与聚合反应的量为5-15％，羟甲基丙烯酰胺0.5-1％，过硫酸铵0.2-0.5％。

(4)交联改性：在淀粉、聚乙烯醇与乙酸乙烯酯单体发生共聚反应的体系中，加入羟甲基丙烯酰胺，使共聚结构中带有羟甲基的结构。带有羟甲基丙烯酰胺聚合物的水溶液在干燥成膜时，羟甲基会发发生缩合反应，分之间产生交联反应，结果生成网状的聚合体。这有助于粘合剂形成的膜强度高、耐热性好、耐水性好。

2淀粉改性乳胶粘合剂制备：

按在上面方法制备的淀粉改性乳胶可以作为粘合剂应用。但是固含量低，粘结干燥固化时间长，原材料成本高。将制备的淀粉改性乳胶进行填充增强，旨在提高粘合剂的性能、缩短粘结干燥固化时间、降低成本。

(1)原淀粉增强：本方法制备的粘合剂主要是用于粘结木制品。淀粉与木制品中的纤维素结构相似，因此淀粉与纤维素间的结合力强，加入原淀粉可以提高粘合剂的粘结强度。原淀粉的加入量为5-15％。

(2)高岭土增强：高岭土硬度大，加入高岭土后，粘合剂形成的膜硬度高。同时高岭土价格低廉，对降低粘合剂的成本有利。高岭土的加入量为5-15％。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述，但不得将这些实施例解释为对本发明保护范围的限制。

1、氧化淀粉的制备：

(1)次氯酸钠6，加水30溶解备用。氢氧化钠8，加水20溶解备用。亚硫酸钠2用水10溶解备用。

(2)淀粉100加水190搅拌配制成淀粉乳状液，用氢氧化钠溶液调节pH为9。升温到40-50℃，20分钟滴加次氯酸钠溶液的一半，反应1小时后在加入另一半。反应1小时后加入亚硫酸钠水溶液，在保温反应1小时。在反应过程中，补加氢氧化钠溶液维持pH值在9。

2、淀粉糊化与酯化：

(1)将氧化淀粉加热到70-80℃糊化，糊化后的淀粉糊呈透明状即可。

(2)在糊化后的淀粉糊中，加入2％的乙酸乙烯酯，温度控制在50-60℃，反应时间3小时。

3、接枝共聚改性：

(1)将聚乙烯醇40加水250，加热溶解备用。

(2)过硫酸铵3，加水10溶解备用。

(3)将乙酸乙烯酯100与羟甲基丙烯酰胺8混合成单体混合物备用。

(4)将溶解的聚乙烯醇加入到上面制备的淀粉糊中，搅拌混合均匀后加入OP-10

5，搅拌下加硫酸20％溶液调节pH为6-6。

(5)升温至60℃，加入单体混合物10。过硫酸铵溶液4。反应开始后有回流液，温度会升高。当回流液量少时开始滴加混合单体，5-5小时滴加完毕。反应液温度逐步升高，反应过程中控制单体滴加速度，调节至有少量回流液为准。反应过程中分5次补加过硫酸铵溶液。单体加完后反应物回流少时升温至90℃.反应1小时。再降温至40℃后出料至粘合剂配制罐。

4、淀粉改性乳胶粘合剂制备

(1)原淀粉增强：粘合剂配制罐中的淀粉改性乳胶中加入原淀粉100，边搅拌边加入。

(2)高岭土增强：在上面制备体系中，搅拌下加入高岭土50。

(3)搅拌1小时，充分混合均匀。

(4)出料，用100目的筛网过滤后，包装。

Claims

1.一种淀粉改性乳胶及粘合剂的制备方法。其中由淀粉乳胶及淀粉乳胶粘合剂两部分构成。

2.权利要求书1所述淀粉乳胶采用的淀粉为木薯淀粉、小麦淀粉、玉米淀粉等。淀粉乳胶采用淀粉氧化、糊化、酯化与聚乙烯醇及乙酸乙烯酯反应等步骤制备。

3.本专利中各物质的量均以占合成的淀粉改性粘合剂总量的质量百分数表示。淀粉乳胶制备中配料物质量百分比为：淀粉5-15％，聚乙烯醇2-5％，醋酸乙烯5-15％，羟甲基丙烯酰胺0.5-1％，次氯酸钠0.3-1.0％，亚硫酸钠0.1-0.5％，氢氧化钠0.5-1.0％，过硫酸铵0.2-0.5％，水45-55％。

4.权利要求书1所述的淀粉乳胶粘合剂采用淀粉乳胶填充固体淀粉、高岭土等材料增强。淀粉乳胶粘合剂配料为：淀粉改性乳胶70-80％，淀粉5-15％，高岭土5-15％。

5.淀粉改性乳胶采用糊化淀粉、聚乙烯醇与醋酸乙烯酯共聚、接枝等反应，对聚乙烯醇、淀粉等进一步改性。

6.加入羟甲基丙烯酰胺，增加粘合剂聚合物的分之间的交联度，提高粘合剂的粘结强度与耐水性。