CN102585741A - 一种通过乳液聚合制备木材用淀粉胶粘剂的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通过乳液聚合制备木材用淀粉胶粘剂的方法，属于胶粘剂制造方法技术领域。本发明是以淀粉为主要原料，对其进行酸解预处理后，在反应体系中加入引发剂和乳化剂，再滴加单体进行乳液接枝共聚反应，然后加热糊化，添加助剂，最终得到一种性能优良的乳液型木材用淀粉胶粘剂。同现有的采用悬浮聚合所制备的木材用淀粉胶粘剂相比，本发明所制备的产品在外观、粘接强度、稳定性上均有明显改善，综合性能达到甚至优于目前市售优质白乳胶的水平，能较好地应用于木材粘结，其粘接的木材制品无有毒有害气体释放。

Description

一种通过乳液聚合制备木材用淀粉胶粘剂的方法

技术领域

本发明涉及一种通过乳液聚合制备木材用淀粉胶粘剂的方法，属于胶粘剂制造方法技术领域。

技术背景

淀粉是自然界中含量非常丰富的有机化合物，具有来源广泛、价格低廉、可完全降解、可再生以及无污染等优点。淀粉经酸解、氧化、接枝共聚改性后可以制备出性能比较优良的木材用淀粉胶黏剂，然而，目前所采用的传统的悬浮聚合生产工艺常出现液滴聚集，生成的聚合物易粘接形成较大的颗粒，同时，聚合产物颗粒会包藏少量单体，不易彻底清除，这些严重影响了淀粉胶黏剂的使用性能。乳液聚合表面上与悬浮聚合相似，但由于有乳化剂的参与，使得聚合反应发生在乳化剂形成的无数细小的胶束中，从而使反应体系具有粘度低、流动性好、表面张力低、易于传热、控制容易、反应速度快、形成的聚合物分子量高且分布均匀等优点，此法生产的木材用淀粉胶黏剂具有细腻、稳定等优点，适合大规模工业化生产。

发明内容

本发明主要是为了解决现有木材用淀粉胶黏剂悬浮聚合生产工艺中所存在的易粘结成块、反应速度较慢、产品稳定性较差等问题，而提供的一种通过乳液聚合工艺制备木材用淀粉胶黏剂的方法。这种通过乳液聚合制备的木材用淀粉胶黏剂具有乳液细腻、粘结性强、流动性好、稳定性好等优点，优于通过传统悬浮聚合制备的木材用淀粉胶黏剂。

本发明的技术方案在于以淀粉为主要原料，对其进行酸解预处理后，在反应体系中加入引发剂和乳化剂，再滴加单体进行乳液接枝共聚反应；反应结束后将乳液加热糊化，并按一定的顺序添加改性剂、稀释剂、增塑剂、消泡剂等助剂，最终得到一种性能优良的乳液型木材用淀粉胶粘剂。

本发明中的淀粉主要是采用玉米淀粉、蜡质玉米淀粉、木薯淀粉、小麦淀粉或马铃薯淀粉中的任一种或者组合。

本发明中淀粉酸解所用的酸是指盐酸、硫酸、硝酸等。

本发明中接枝单体是指醋酸乙烯酯、丙烯酰胺、丙烯酸或丙烯酸丁酯中的任一种或者组合。

本发明中所用引发剂为过硫酸铵、过硫酸钾等。

本发明中所用乳化剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、OP-10、磷酸酯乳化剂中任一种或其组合。

本发明中所用改性剂是指聚乙烯醇等；稀释剂是指尿素等；增塑剂是指甘油、邻苯二甲酸酯类等；消泡剂是指磷酸三丁酯、辛醇等。

本发明制备乳液型木材用淀粉胶粘剂的基本配方以质量计为：

干淀粉      100

水          200-400

酸          0.5-5

接枝单体    20-100

引发剂      0.2-3

乳化剂      1-3

改性剂      5-20

稀释剂      5-50

增塑剂      5-10

消泡剂      1-5。

本发明乳液型木材用淀粉胶粘剂的制备工艺为：

将淀粉与酸溶液配成以淀粉干基计25～40％的淀粉乳，在60-70℃酸解0.5～2h，调节pH至3.5-5.0，加入乳化剂和40-80％的引发剂，缓慢滴加接枝单体，反应1-2小时后，加入剩余引发剂，继续反应1-2h，中和至中性，在该溶液中加入改性剂聚乙烯醇，升温至80～90℃后，保温0.5-1h，降温至50℃，加入增塑剂、消泡剂和稀释剂，搅拌均匀后继续降温，在30℃出料，包装即得成品的乳液型木材用淀粉胶粘剂。

本发明制备的乳液型木材用淀粉胶粘剂，其各项性能指标均达到了白乳胶行业标准HG/T2727-95的要求，能较好地应用于木材粘结，其粘接的木材制品无有毒有害气体释放。同现有的采用悬浮聚合所制备的木材用淀粉胶粘剂相比，外观、粘接强度、稳定性均得到了明显改善，综合性能达到甚至优于目前市售优质白乳胶的水平。

具体实施方式

下面结合实施方式对本发明作进一步说明，应理解的是，这些实施例仪用于例证的目的，决不限制本发明的保护范围。

实施例1

配方(以质量计)：

玉米淀粉    100

水          300

过硫酸铵    0.8

盐酸                    3.5

醋酸乙烯酯              80

十六烷基三甲基溴化铵    2

聚乙烯醇                6

尿素                    15

甘油                    5

磷酸三丁酯              1.5

工艺过程：

将玉米淀粉与盐酸溶液配成30％(w/w，以淀粉干基计)的淀粉乳，60℃下酸解0.5h，调节pH至3.5左右，加入部分过硫酸铵(占总量的80％)和十六烷基三甲基溴化铵，缓慢滴加醋酸乙烯酯，反应1.5h后加入剩余的过硫酸铵，继续反应1.5h，中和至中性，在该溶液中加入聚乙烯醇，升温至80℃后，保温反应30min，降温至50℃，加入甘油、磷酸三丁酯和尿素，搅拌一段时间后继续降温，在30℃出料，包装、密封、备用。

实施例2

配方(以质量计)：

蜡质玉米淀粉      100

水                250

过硫酸铵          1.5

盐酸              3.2

醋酸乙烯酯        70

十二烷基硫酸钠    2.5

聚乙烯醇          6

尿素              10

甘油              5

磷酸三丁酯        1.5

工艺过程：

将蜡质玉米淀粉与盐酸溶液配成35％(w/w，以淀粉干基计)的淀粉乳，70℃下酸解1h，调节pH至4.0左右，加入部分过硫酸铵(占总量的60％)和十二烷基硫酸纳，缓慢滴加醋酸乙烯酯，反应2h后加入剩余的过硫酸铵，继续反应1.5h，中和至中性，在该溶液中加入聚乙烯醇，升温至80℃后，保温反应30min，降温至50℃，加入甘油、磷酸三丁酯和尿素，搅拌一段时间后继续降温，在30℃出料，包装、密封、备用。

实施例3

配方(以质量计)：

玉米淀粉        100

水              300

过硫酸铵        1.5

盐酸            3

醋酸乙烯酯      90

磷酸酯乳化剂    2

聚乙烯醇        6

尿素            15

甘油            5

磷酸三丁酯      1.5

工艺过程：

将玉米淀粉与盐酸溶液配成30％(w/w，以淀粉干基计)的淀粉乳，60℃下酸解2h，调节pH至5.0左右，加入部分过硫酸铵(占总量的70％)和磷酸酯乳化剂，缓慢滴加醋酸乙烯酯，反应1.5h后加入剩余的过硫酸铵，继续反应1h，中和至中性，在该溶液中加入聚乙烯醇，升温至80℃后，保温反应30min，降温至50℃，加入甘油、磷酸三丁酯和尿素，搅拌一段时间后继续降温，在30℃出料，包装、密封、备用。

实施例4

配方(份，以质量计)：

蜡质玉米淀粉      100

水                250

过硫酸铵          1.5

盐酸              3.5

醋酸乙烯酯        60

OP-101

十二烷基苯磺酸钠  1

聚乙烯醇          6

尿素              20

甘油5

磷酸三丁酯1.5

工艺过程：

将蜡质玉米淀粉与盐酸溶液配成35％(w/w，以淀粉干基计)的淀粉乳，60℃下酸解1h，调节pH至4.0左右，加入部分过硫酸铵(占总量的80％)、OP-10和十二烷基硫酸纳，缓慢滴加醋酸乙烯酯，反应1.5h后加入剩余的过硫酸铵，继续反应2h，中和至中性，在该溶液中加入聚乙烯醇，升温至90℃后，保温反应1h，降温至50℃，加入甘油、磷酸三丁酯和尿素，搅拌一段时间后继续降温，在30℃出料，包装、密封、备用。

Claims (8)

1.一种通过乳液聚合制备木材用淀粉胶粘剂的方法，其特征在于以淀粉为原料，对其进行酸解预处理后，在反应体系中加入乳化剂和引发剂，再滴加单体进行乳液接枝共聚反应，反应结束后将乳液加热糊化，并按顺序添加改性剂、稀释剂、增塑剂、消泡剂等助剂，最终制备出木材用淀粉胶粘剂；所述木材用淀粉胶粘剂的制备配方以质量计为：

干淀粉100

水200-400

酸0.5-5

接枝单体20-100

引发剂0.2-3

乳化剂1-3

改性剂5-20

稀释剂5-50

增塑剂5-10

消泡剂1-5。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于淀粉是玉米淀粉、蜡质玉米淀粉、木薯淀粉、小麦淀粉或马铃薯淀粉中的任一种或者组合。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于淀粉酸解所用的酸是指盐酸、硫酸或硝酸。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于接枝单体是醋酸乙烯酯、内烯酰胺、内烯酸或丙烯酸丁酯中的任一种或者组合。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于引发剂为过硫酸铵或过硫酸钾。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于乳化剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、OP-10、磷酸酯乳化剂中任一种或其组合。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于改性剂是聚乙烯醇；稀释剂是尿素；增塑剂是甘油、邻苯二甲酸酯类；消泡剂是磷酸三丁酯、辛醇。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于具体制备方法为：

将淀粉与酸溶液配成以淀粉干基计25～40％的淀粉乳，在60-70℃酸解0.5～2h，调节pH至3.5-5.0，加入乳化剂和40-80％的引发剂，缓慢滴加接枝单体，反应1-2小时后，加入剩余引发剂，继续反应1-2h，中和至中性，在该溶液中加入改性剂聚乙烯醇，升温至80～90℃后，保温0.5-1h，降温至50℃，加入增塑剂、消泡剂和稀释剂，搅拌均匀后继续降温，在30℃出料，包装即得成品的乳液型木材用淀粉胶粘剂。