CN104004478A

CN104004478A - 一种酸解乙酰化淀粉胶粘剂的制作方法和应用

Info

Publication number: CN104004478A
Application number: CN201410252616.8A
Authority: CN
Inventors: 成艳丽; 刘振宗; 闵立芳; 李航; 李佳佳
Original assignee: Jian Tai Bio Tech Ltd Dongguan
Current assignee: Jian Tai Bio Tech Ltd Dongguan
Priority date: 2014-06-07
Filing date: 2014-06-07
Publication date: 2014-08-27

Abstract

一种酸解乙酰化淀粉胶粘剂的制备方法及应用，属于胶粘剂的制备技术领域。本发明制作方法包括以下步骤：1、先将淀粉通过盐酸酸解，然后加入醋酸酐，获得酸解乙酰化改性后的淀粉；2、将酸解乙酰化淀粉制成乳液，加入引发剂，并与聚乙烯醇溶液混合，然后与醋酸乙烯酯单体进行接枝共聚；3、与N-羟甲基丙烯酰胺交联剂进行交联反应，最后加入种助剂混合而成得到一种性能优良的木材用淀粉胶粘剂。本发明制备的胶粘剂外观、流动性和木材污染性优于白乳胶，冻融稳定性和粘度稳定性良好，可广泛应用于木材的粘合。

Description

一种酸解乙酰化淀粉胶粘剂的制作方法和应用

技术领域

本发明涉及胶粘剂技术领域，特指一种酸解乙酰化淀粉胶粘剂的制备方法和应用。

背景技术

淀粉是无污染、可生物降解、成本低廉的可再生资源，并且在瓦楞纸粘接应用方面已实现工业化生产。但传统淀粉胶存在干燥速度慢、粘接强度低、耐水性差、易变质等缺点，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低价环保等优点，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，主要包括以酸解乙酰化改性代替了酸解和氧化改性，可制备出外观乳白有光泽、流动性好、冻融稳定性和粘度稳定性良好的新型木材用淀粉胶。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种酸解乙酰化淀粉胶粘剂，以及相应的制备方法、应用，该淀粉胶粘剂是一种外观乳白有光泽、流动性好、冻融稳定性和粘度稳定性良好的新型木材用淀粉胶粘剂。

为解决上述技术问题，本发明采用了以下：其制作方法包括以下步骤：其制作方法包括以下步骤：1、先将淀粉通过盐酸酸解，然后加入醋酸酐，获得酸解乙酰化改性后的淀粉；2、将酸解乙酰化淀粉制成乳液，加入引发剂，并与聚乙烯醇溶液混合，然后与醋酸乙烯酯单体进行接枝共聚；3、与N-羟甲基丙烯酰胺交联剂进行交联反应，最后加入种助剂混合而成。

进一步而言，上述技术方案中，所述淀粉胶粘剂以重量计的基本配方列表为：

上述技术方案中，所用淀粉用0.75mol/L的盐酸水溶液配制成质量浓度为30％-40％的淀粉乳。

上述技术方案中，所用盐酸用37.5％的浓盐酸配制成浓度为0.75mol/L的稀盐酸。

上述技术方案中，所用氢氧化钠用水配制成1.0mol/L的溶液。

上述技术方案中，所采用的具体制作步骤如下：(1)酸解乙酰化改性：以淀粉为原料，加入到0.75mol/L的盐酸水溶液中，配制成30-40％的淀粉乳，进行酸解；后用1.0mol/L NaOH溶液调节pH至中性，洗涤干燥粉碎后得酸解淀粉。将酸解淀粉配制成35％的淀粉乳，保持体系pH＝8.0～8.4，缓慢滴加占淀粉干基质量6％的醋酸酐，在25℃温度下反应1小时；反应结束后调节体系pH至6.5，洗涤干燥粉碎过筛后的酸解乙酰化淀粉；(2)接枝改性：将酸解乙酰化淀粉配制成一定浓度淀粉乳，以过硫酸铵为引发剂，维持pH为4.0，在70℃水浴下预引发30分钟；并于95℃条件下加热30分钟，使其完全溶解。然后将溶解后的质量浓度为10％的聚乙烯醇(PVA)溶液与淀粉糊混合均匀，用NaOH溶液调节pH＝4.0，稳定后开始滴加醋酸乙烯酯单体，在70℃水浴中进行接枝反应，反应时间为3小时，醋酸乙烯酯单体滴加时间为1.5h，滴加结束后补加一定量的引发剂。(3)合成胶粘剂：醋酸乙烯酯单体滴加完毕后向反应体系中逐滴加入一定量的交联剂N-羟甲基丙烯酰胺(NMA)，滴加时间为半个小时。接枝反应结束后，调节pH至中性，然后加入一定量的硼砂升温至一定温度糊化30min，然后降温至50℃，加入尿素、甘油、磷酸三丁酯等助剂，保温30min后，降温出料，包装的成品木材用淀粉胶粘剂。

上述技术方案中，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。

本发明通过上述技术方案所制备的酸解乙酰化淀粉胶粘剂，其应用于木材的装饰板、人造板、胶合板的粘接。

本发明的反应机理是通过酸解乙酰化改性，改善淀粉的透明度、粘合能力、抗凝沉性，使配制高浓度糊液，从而改善胶粘剂的外观、粘接能力和贮藏稳定性；通过添加接枝单体，改变胶粘剂的玻璃化转变温度，从而改善胶粘剂的粘接强度、外观等性能；通过添加交联剂，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，但胶粘剂不宜过多，以免影响胶粘剂的形态和贮藏性能。

本发明的有益效果：本发明制备的新型酸解乙酰化淀粉胶粘剂同现有的木材用淀粉胶相比，外观、流动性和木材污染性优于白乳胶，冻融稳定性和粘接强度及其稳定性更加接近于白乳胶，并且保持了现有木材用胶粘剂成本低廉、环保等特点。

本发明与中国专利CN1687279“一种木材用淀粉胶的制备方法”比较，本发明通过采用酸解乙酰化改性后的淀粉与醋酸乙烯酯进行接枝共聚改性，并结合胶粘剂N-羟甲基丙烯酰胺进行交联改性，使得新型木材用淀粉胶在冻融稳定性和粘接强度稳定性方面要优于CN1687279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。

该木材用淀粉胶的外观、流动性均优于白乳胶，其他各项性能均达到国家标准且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，能广泛应用于木材装饰、木材加工、人造板等方面。

具体实施方式：

实施例1

配方(以质量计)：

工艺过程：将蜡质玉米淀粉加入到0.75mol/L的盐酸水溶液中，配制成30-40％的淀粉乳，进行酸解。用氢氧化钠溶液调节pH＝8.0～8.4，缓慢滴加占淀粉干基质量6％的醋酸酐，在25℃温度下反应1小时；反应结束后调节体系pH至6.5，以过硫酸铵为引发剂，维持pH为4.0，在70℃水浴下预引发30min。配制质量浓度为10％的聚乙烯醇(PVA)溶液，与淀粉糊混合均匀，用NaOH溶液调节pH＝4.0，稳定后开始滴加醋酸乙烯酯单体，在70℃水浴中进行接枝反应，反应时间为3小时，醋酸乙烯酯单体滴加时间为1.5小时，单体滴加结束后补加一定量的引发剂。单体滴加完毕后向反应体系中逐滴加入一定量的交联剂N-羟甲基丙烯酰胺(NMA)，滴加时间为半个小时。接枝反应结束后，调节pH至中性，然后加入一定量的硼砂升温至一定温度糊化30min，然后降温至50℃，加入尿素、甘油、磷酸三丁酯等助剂，保温30分钟后，降温出料，得成品。所得成品外观乳白色、有光泽、细腻，流动性好，干强度为4.5MPa，湿强度为3.2MPa。

其中加入聚乙烯醇以提高胶粘剂的初粘性；所述的助剂中，加入稀释剂尿素以改善胶粘剂的流动性；加入甘油为增塑剂；加入硼砂为发泡剂。

实施例2

配方(以质量计)：

工艺过程：将普通玉米淀粉加入到0.75mol/L的盐酸水溶液中，配制成30-40％的淀粉乳，进行酸解。用氢氧化钠溶液调节pH＝8.0～8.4，缓慢滴加占淀粉干基质量6％的醋酸酐，在25℃温度下反应1小时；反应结束后调节体系pH至6.5，以过硫酸铵为引发剂，维持pH为4.0，在70℃水浴下预引发30分钟。配制质量浓度为10％的聚乙烯醇(PVA)溶液，与淀粉糊混合均匀，用NaOH溶液调节pH＝4.0，稳定后开始滴加醋酸乙烯酯单体，在70℃水浴中进行接枝反应，反应时间为3小时，单体滴加时间为1.5小时，单体滴加结束后补加一定量的引发剂。单体滴加完毕后向反应体系中逐滴加入一定量的交联剂N-羟甲基丙烯酰胺(NMA)，滴加时间为半个小时。接枝反应结束后，调节pH至中性，然后加入一定量的硼砂升温至一定温度糊化30分钟，然后降温至50℃，加入尿素、甘油、磷酸三丁酯等助剂，保温30分钟后，降温出料，得成品。所得成品外观乳白色、有光泽、细腻，流动性好，干强度为5.3MPa，湿强度为3.6MPa。

实施例3

配方(以质量计)：

工艺过程：将木薯淀粉加入到0.75mol/L的盐酸水溶液中，配制成30-40％的淀粉乳，进行酸解。用氢氧化钠溶液调节pH＝8.0～8.4，缓慢滴加占淀粉干基质量6％的醋酸酐，在25℃温度下反应1小时；反应结束后调节体系pH至6.5，以过硫酸铵为引发剂，维持pH为4.0，在70℃水浴下预引发30分钟。配制质量浓度为10％的聚乙烯醇(PVA)溶液，与淀粉糊混合均匀，用NaOH溶液调节pH＝4.0，稳定后开始滴加醋酸乙烯酯单体，在70℃水浴中进行接枝反应，反应时间为3小时，单体滴加时间为1.5小时，单体滴加结束后补加一定量的引发剂。单体滴加完毕后向反应体系中逐滴加入一定量的交联剂N-羟甲基丙烯酰胺(NMA)，滴加时间为半个小时。接枝反应结束后，调节pH至中性，然后加入一定量的硼砂升温至一定温度糊化30分钟，然后降温至50℃，加入尿素、甘油、磷酸三丁酯等助剂，保温30min后，降温出料，得成品。所得成品外观乳白色、有光泽、细腻，流动性好，干强度为4.9MPa，湿强度为3.7MPa。

本发明通过上述实施例所制备的酸解乙酰化淀粉胶粘剂，其应用于木材的装饰板、人造板、胶合板的粘接。由于本发明制备的新型酸解乙酰化淀粉胶粘剂同现有的木材用淀粉胶相比，外观、流动性和木材污染性优于白乳胶，冻融稳定性和粘接强度及其稳定性更加接近于白乳胶，并且保持了现有木材用胶粘剂成本低廉、环保等特点。同时，该木材用淀粉胶的外观、流动性均优于白乳胶，其他各项性能均达到国家标准且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，能广泛应用于木材装饰、木材加工、人造板等方面。

Claims

1.一种酸解乙酰化淀粉胶粘剂的制作方法，其特征在于：其制作方法包括以下步骤

(1)先将淀粉通过盐酸酸解，然后加入醋酸酐，获得酸解乙酰化改性后的淀粉；

(2)将酸解乙酰化淀粉制成乳液，加入引发剂，并与聚乙烯醇溶液混合，然后与醋酸乙烯酯单体进行接枝共聚；

(3)与N-羟甲基丙烯酰胺交联剂进行交联反应，最后加入助剂混合而成。

2.根据权利要求1所述的一种酸解乙酰化淀粉胶粘剂的制作方法，其特征在于：所述的制作方法中采用的原料及质量配比如下：

3.根据权利要求1所述的一种酸解乙酰化淀粉胶粘剂的制作方法，其特征在于：所述的淀粉用0.75mol/L的盐酸水溶液配制成质量浓度为30％-40％的淀粉乳。

4.根据权利要求1所述的一种酸解乙酰化淀粉胶粘剂的制作方法，其特征在于：所述的盐酸用37.5％的浓盐酸配制成浓度为0.75mol/L的稀盐酸。

5.根据权利要求1所述的一种酸解乙酰化淀粉胶粘剂的制作方法，其特征在于：所述的聚乙烯醇用水配制成质量浓度为10％的溶液。

6.根据权利要求1所述的一种酸解乙酰化淀粉胶粘剂的制作方法，其特征在于：其制作步骤具体如下：

(1)酸解乙酰化改性：以淀粉为原料，加入到0.75mol/L的盐酸水溶液中，配制成30-40％的淀粉乳，进行酸解；后用1.0mol/L NaOH溶液调节pH至中性，洗涤、干燥、粉碎后得酸解淀粉；将酸解淀粉配制成浓度为35％的淀粉乳，保持体系pH＝8.0～8.4，缓慢滴加占淀粉干基质量6％的醋酸酐，在25℃温度下反应1小时；反应结束后调节体系pH至6.5，洗涤干燥粉碎过筛后得到酸解乙酰化淀粉；

(2)接枝改性：将酸解乙酰化淀粉配制成淀粉乳，以过硫酸铵为引发剂，维持pH为4.0，在70℃水浴下预引发30分钟；然后将溶解后的质量浓度为10％的聚乙烯醇溶液与淀粉糊混合均匀，用NaOH溶液调节pH＝4.0，稳定后开始滴加醋酸乙烯酯单体，在70℃水浴中进行接枝反应，反应时间为3小时，醋酸乙烯酯单体滴加时间为1.5小时，滴加结束后补加引发剂；

(3)合成胶粘剂：上述滴加完毕后向反应体系中逐滴加入交联剂N-羟甲基丙烯酰胺，滴加时间为半个小时；接枝反应结束后，调节pH至中性，然后加入硼砂升温糊化30分钟，然后降温至50℃，加入作为助剂的尿素、甘油、磷酸三丁酯，保温30分钟后，降温出料，包装为淀粉胶粘剂。

7.根据权利要求6所述的一种酸解乙酰化淀粉胶粘剂的制作方法，其特征在于：所述的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。

8.根据权利要求1-7中任意所述的一种酸解乙酰化淀粉胶粘剂的制作方法，其特征在于：通过该方法制作的淀粉胶粘剂应用于木材的装饰板、人造板、胶合板的粘接。