CN102634305B - 竹木材用淀粉基无醛胶的生产方法 - Google Patents
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Abstract
一种淀粉基无醛胶的生产方法，以淀粉为主料，再用环氧氯丙烷、苯乙烯、过硫酸钾水溶液、聚乙烯醇水溶液、十二烷基苯磺酸钠、过硫酸铵水溶液、醋酸乙烯酯、丙稀酰胺、硼砂水溶液、尿素和磷酸三丁酯为原料，以NaOH水溶液作pH调节剂，经氧化淀粉乳液的制备、活化、接枝反应、络合与交联反应四个步骤生产成本无醛胶，用作木材胶粘剂，本方法反应条件温和，易于控制，不释放游离甲醛，储存稳定性高，耐水性强，大大提高了淀粉胶粘剂的粘接强度。
Description
技术领域
本发明涉及一种有机胶粘剂生产方法，具体是以淀粉为基料的无醛胶生产方法。
背景技术
为节省木材，人造板的生产推动胶粘剂生产的发展，多年来木材胶粘剂的主导胶种是脲醛胶、酚醛胶和三聚氰胺甲醛胶，自上世纪末至本世纪初以来，全球性的石油供应失衡，合成胶粘剂的原料成本上升，还有游离醛和游离酚的挥发危害环境，无醛胶生产的呼声日高。淀粉基胶粘剂价廉、快干和生产工艺简单，但传统淀粉胶耐水性差、粘接强度低，尚能用于纺织业与纸业粘接，无法用于木材粘接。
CN102268232A公布的“一种无醛胶粘剂及其用途”及CN1884414A公布的“人造板用无醛胶粘剂”均为双组分胶粘剂，用异氰酸酯作增强剂、成本高、操作困难。CN1313555C公告了南京林业大学的“人造板用无醛胶粘剂”，其淀粉基胶粘剂所用的防霉剂为五氯酚钠，毒性高，危害环境。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种淀粉基无醛胶的生产方法
解决该技术问题采用如下技术方案：
本淀粉基无醛胶的生产方法按如下步骤进行：
(1)氧化淀粉乳液的制备：在反应釜中加入100公斤氧化淀粉和400公斤水、搅拌成淀粉乳液；
(2)氧化淀粉乳液的活化：用碱液调节pH值至9-10，再加入2.5公斤质量浓度为10％的过硫酸钾水溶液，搅拌10分钟；
(3)氧化淀粉的接枝反应：经步骤(2)后即升温至50℃、缓慢加入5公斤质量浓度为4％的环氧氯丙烷水溶液和30公斤苯乙烯，搅拌1小时后再加入2.5公斤质量浓度为10％的过硫酸钾水溶液，保温反应1小时；
(4)氧化淀粉的络合与交联反应：在步骤(3)的最终物中加入100公斤质量浓度为2％的聚乙烯醇水溶液、1.2公斤的十二烷基苯磺酸钠和5公斤质量浓度为10％的过硫酸铵水溶液，再缓慢加入80公斤醋酸乙烯酯、5公斤丙烯酰胺和3.8公斤质量浓度为10％的硼砂水溶液，在3小时内缓慢加完，加完后继续反应2小时，且每隔1小时加入5公斤质量浓度为10％的过硫酸铵水溶液、分四次在4小时内共加完20公斤。升温至75℃，保温搅拌反应1小时，升温至90℃，保温反应30分钟，降温至50℃，加入20公斤尿素和2公斤磷酸三丁酯，搅拌30分钟后降温出料即成。
本发明的有益效果是用本法制得的胶的储存稳定性好，耐水性高，胶接强度高，可用于木材的粘接。
具体实施方式
本发明以下结合实施例予以详述：
本淀粉基无醛胶的生产方法按如下步骤进行：
(1)氧化淀粉乳液的制备：在反应釜中加入100公斤氧化淀粉和400公斤水，搅拌成淀粉乳液：
(2)氧化淀粉乳液的活化：用碱液调节pH值至9-10，再加入2.5公斤质量浓度为10％的过硫酸钾水溶液、搅拌20分钟；
(3)氧化淀粉的接枝反应：经步骤(2)后即升温至50℃，缓慢加入5公斤质量浓度为4％的环氧氯丙烷水溶液和30公斤苯乙烯，搅拌1小时后再加入2.5公斤质量浓度为10％的过硫酸钾水溶液，保温反应2小时；
(4)氧化淀粉的络合与交联反应：在步骤(3)的最终物中加入100公斤质量浓度为2％的聚乙烯醇水溶液、1.2公斤的十二烷基苯磺酸钠和5公斤质量浓度为10％的过硫酸铵水溶液，再缓慢加入80公斤醋酸乙烯酯、5公斤丙稀酰胺和3.8公斤质量浓度为10％的硼砂水溶液，在3小时内缓慢加完，加完后继续反应2小时，且每隔1小时加入5公斤质量浓度为10％的过硫酸铵水溶液，分四次在4小时内共加完20公斤，升温至75℃，保温搅拌反应1小时，升温至90℃、保温反应30分钟，降温至50℃、加入20公斤尿素和2公斤磷酸三丁酯，搅拌30分钟后降温出料即成。
本方法各原料均采用单值，所示实施例即为最佳方案，若在单值基础上向上与向下扩展取一定范围的区间值，也是可行的、这是显而易见的，不另列出。
本发明中选用的原料对胶的性能改善的有关化学机理是：
淀粉的醇羟基与具有二元或多元官能团的化学试剂形成二醚键或二酯键，使两个或两个以上的淀粉分子之间架桥在一起，呈多维空间网状结构的反应，即交联反应。淀粉交联后，平均分子量明显增加，淀粉颗粒中的直链淀粉和支链淀粉分子是由氢键作用而形成颗粒结构，再加上新的交联化学键，可增强保持颗粒结构的氢键，紧密程度进一步加强。环氧氯丙烷分子中具有活泼的环氧基和氯基，反应条件温和、易于控制。
利用聚乙烯醇分子结构中含有大量的仲羟基和少量的乙酰氧基，在聚乙烯醇与淀粉分子间可形成氢键，起到了聚乙烯醇与淀粉分子“接枝”的作用，这样使制得的淀粉胶粘剂具有更好的粘接性、流动性和抗凝冻性等优点：同时聚乙烯醇对残留的乙酸乙烯酯进行接枝聚合，降低胶体中残留单体的含量。
淀粉一苯乙烯在整个反应过程中主要存在两种反应：一种是生成接枝共聚物的反应；另一种是生成苯乙烯均聚物的反应。首先引发剂过硫酸钾使淀粉分子中带羟基碳原子上的氢被夺走而产生自由基，然后再引发单体苯乙烯，生成淀粉一苯乙烯自由基，再继续和苯乙烯聚合。淀粉与苯乙烯接枝共聚可得到机械稳定性、储存稳定性、耐水性较好的乳液。
引进耐水性很好的酰胺基团，在淀粉分子链之间均匀导入适量结合牢固的化学键，通过这些化学键在分子链间的结合力，使其空间支链更加长，同时也再将接枝后的淀粉进行交联，使大分子的淀粉分子形成复杂的空间交联三维结构，胶层结构中以少量的化学键为核心，在每个化学键的周围辅以大量的氢键，从而阻止水分子的进入，共同构成改性淀粉胶粘剂耐水胶层的结构，使其耐水性显著加强。
在硼砂与聚乙烯醇作用时，硼砂的B-O键断裂，与聚乙烯醇形成-C-B-O-键，从而使聚乙烯醇分子得以交联。这种交联作用对聚乙烯醇膜耐水性的提高有重要意义。硼砂用量过少，聚乙烯醇分子交联度不够；用量过多或浓度过高，会造成聚乙烯醇整体或局部交联度过大，使粘度过高，甚至使聚乙烯醇形成胶凝体，从而失去粘接作用。另外，加入硼砂作为交联剂，能使淀粉与聚乙烯醇之间产生进一步的交联，提高胶粘剂的粘接强度和耐水性。
采用本方法制得的淀粉基无醛胶的理化性能参数为：
外观：乳白色均匀液体，
固体含量：30％ 32％，
粘度(20℃)：15000-16500mPa.s，
pH值：4.5-5.5
储存期：≥90天。
Claims (1)
1.一种淀粉基无醛胶的生产方法，其特征是按如下步骤进行：
(1)氧化淀粉乳液的制备：在反应釜中加入100公斤氧化淀粉和400公斤水，搅拌成淀粉乳液：
(2)氧化淀粉乳液的活化：用碱液调节pH值至9-10，再加入2.5公斤质量浓度为10％的过硫酸钾水溶液、搅拌10分钟；
(3)氧化淀粉的接枝反应：经步骤(2)后即升温至50℃，缓慢加入5公斤质量浓度为4％的环氧氯丙烷水溶液和30公斤苯乙烯，搅拌1小时后再加入2.5公斤质量浓度为10％的过硫酸钾水溶液，保温反应1小时；
(4)氧化淀粉的络合与交联反应：在步骤(3)的最终物中加入100公斤质量浓度为2％的聚乙烯醇水溶液，1.2公斤的十二烷基苯磺酸钠和5公斤质量浓度为10％的过硫酸铵水溶液，再缓慢加入80公斤醋酸乙烯酯、5公斤丙烯酰胺和3.8公斤质量浓度为10％的硼砂水溶液，在3小时内缓慢加完再反应2小时，且每隔1小时加入5公斤质量浓度为10％的过硫酸铵水溶液、分四次在4小时内共加完20公斤，升温至75℃，保温搅拌反应1小时，升温至90℃，保温反应30分钟，降温至50℃，加入20公斤尿素和2公斤磷酸三丁酯，搅拌30分钟后降温出料即成。
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