CN106543947A - 一种基于淀粉改性的金属波纹管胶黏剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于淀粉改性的金属波纹管胶黏剂及其制备方法，由以下组分按重量份数配比制成：多异氰酸酯16～40份、环氧丙烷12～36份、聚氨酯12～25份、聚乙烯醇11～28份、玉米淀粉8～22份、糯米粉8～17份、丝胶8～20份、碳酸钠3～12份、氢氧化钠9～22份、硼砂8～22份。(1)本发明所述基于淀粉改性的金属波纹管胶黏剂在制备过程中无需对淀粉进行改性，因而不会引入多余水分；(2)本发明所述基于淀粉改性的金属波纹管胶黏剂具有良好的拉剪强度和压剪强度。

Description

一种基于淀粉改性的金属波纹管胶黏剂及其制备方法
技术领域
本发明属于材料化学领域，涉及一种胶黏剂，尤其涉及一种基于淀粉改性的金属波纹管胶黏剂及其制备方法。
背景技术
利用淀粉类资源开发新型材料和绿色化学品，具有原料来源广、可持续性好的特点，是人类应对化石时代材料危机的主要出路之一。向淀粉分子中引入适量高反应活性的-NCO，制备水性高分子异氰酸酯木材胶黏剂。既发挥了淀粉这一天然多元醇的巨型分子的作用，在大幅度的降低异氰酸酯木材胶黏剂的原料成本的同时，又进一步提高了传统异氰酸酯胶黏剂的绿色化程度。根据异氰酸酯木材胶黏剂的组成，采用所研制的酸解氧化接枝丙烯酰胺复合变性淀粉为异氰酸酯胶黏剂主剂的分散相，通过加入的二元酸对变性淀粉的部分酯化后，与异氰酸酯主剂中的连续相聚乙烯醇部分交联，以便实现胶黏剂主剂贮存稳定性好、胶合强度高、与多异氰酸酯固化反应充分的目的。
由于玉米淀粉富含的大量羟基，而羟基之间易于形成大量氢键，在水溶液中与水分子形成缔合体。一方面改善了传统异氰酸酯胶黏剂胶膜易产生失水干燥的缺陷，另一方面由于淀粉中部分羟基与聚乙烯醇羟基通过二元酸形成酯键交联，改性后的淀粉基异氰酸酯胶黏剂主剂具有水胶体的性质，室温下与多异氰酸酯不经封闭处理直接混合后，胶黏剂具有较好的稳定性，适用期足以满足Ⅰ型或Ⅱ型胶接工艺的要求。
现有技术中，通过对复合变性淀粉乳液、二元酸、聚乙烯醇、多异氰酸酯采用不同的配比，制备复合变性淀粉基异氰酸酯胶黏剂，具有以下优点：压塑剪切强度得到提升。
但是上述现有技术需要先将淀粉进行改性，改性后的的淀粉再添加入多异氰酸酯中，制备胶黏剂，因淀粉为高吸水性物质，因此，在改性过程中易吸水，从而影响制备的胶黏剂的凝固速度。
发明内容
本发明的目的是：为了克服现有技术的缺陷，获得一种在制备过程中无需对淀粉进行改性，防止获得的胶黏剂引入多余水分，影响粘结速度，本发明提供了一种基于淀粉改性的金属波纹管胶黏剂及其制备方法。
技术方案：一种基于淀粉改性的金属波纹管胶黏剂，由以下组分按重量份数配比制成：多异氰酸酯16～40份、环氧丙烷12～36份、聚氨酯12～25份、聚乙烯醇11～28份、玉米淀粉8～22份、糯米粉8～17份、丝胶8～20份、碳酸钠3～12份、氢氧化钠9～22份、硼砂8～22份。
优选的，由以下组分按重量份数配比制成：多异氰酸酯32份、环氧丙烷31份、聚氨酯21份、聚乙烯醇22份、玉米淀粉17份、糯米粉13份、丝胶13份、碳酸钠8份、氢氧化钠14份、硼砂15份。
一种基于淀粉改性的金属波纹管胶黏剂的制备方法，包含以下步骤：
(1)胶黏剂基体制备：将多异氰酸酯和环氧丙烷混合，向其中加入二羟甲基丙酸，混合物总质量:二羟甲基丙酸体积为1:3～5，搅拌混匀后，加热至98～130℃，边加热边搅拌，即得胶黏剂基体。
(2)第一改性剂制备：将玉米淀粉、糯米粉、丝胶、碳酸钠和氢氧化钠混合后反应完全，向其中加入质量分数为3～15％的硫酸，搅拌至反应完全，即得第一改性剂；
(3)第二改性剂制备：将聚氨酯和聚乙烯醇混合后加热，温度为98～123℃，完全糊化后向其中加入质量分数为1～7％的氢氧化钾水溶液，搅拌至完全混匀，其中混合物总质量:氢氧化钠水溶液体积为1:1～5；
(4)第一次改性：向胶黏剂基体中加入第一改性剂，在温度为96～120℃条件下反应，搅拌速度为150～300r/min，至完全混匀后，降温至78～95℃，保温25～50分钟；
(5)第二次改性：向经第一次改性后的产物中加入第二改性剂，在温度为86～105℃条件下反应，搅拌速度为100～200r/min，反应结束后升温至112℃，保温25～50分钟；
(6)出料：向经第二次改性后的产物中加入硼砂，温度控制为85～105℃，反应15～30分钟，即可制得，降温出料，收集产物。
优选的，步骤(1)胶黏剂基体制备：将多异氰酸酯和环氧丙烷混合，向其中加入二羟甲基丙酸，混合物总质量:二羟甲基丙酸体积为1:4，搅拌混匀后，加热至118℃，边加热边搅拌，即得胶黏剂基体。
优选的，步骤(2)第一改性剂制备：将玉米淀粉、糯米粉、丝胶、碳酸钠和氢氧化钠混合后反应完全，向其中加入质量分数为9％的硫酸，搅拌至反应完全，即得第一改性剂。
优选的，步骤(3)第二改性剂制备：将聚氨酯和聚乙烯醇混合后加热，温度为116℃，完全糊化后向其中加入质量分数为5％的氢氧化钾水溶液，搅拌至完全混匀，其中混合物总质量:氢氧化钠水溶液体积为1:3。
优选的，步骤(4)第一次改性：向胶黏剂基体中加入第一改性剂，在温度为109℃条件下反应，搅拌速度为230r/min，至完全混匀后，降温至86℃，保温39分钟。
优选的，步骤(5)第二次改性：向经第一次改性后的产物中加入第二改性剂，在温度为96℃条件下反应，搅拌速度为150r/min，反应结束后升温至112℃，保温40分钟。
优选的，步骤(6)出料：向经第二次改性后的产物中加入硼砂，温度控制为96℃，反应23分钟，即可制得，降温出料，收集产物。
有益效果：(1)本发明所述基于淀粉改性的金属波纹管胶黏剂在制备过程中无需对淀粉进行改性，因而不会引入多余水分；(2)本发明所述基于淀粉改性的金属波纹管胶黏剂具有良好的拉剪强度和压剪强度。
具体实施方式
实施例1
一种基于淀粉改性的金属波纹管胶黏剂，由以下组分按重量份数配比制成：多异氰酸酯16份、环氧丙烷12份、聚氨酯12份、聚乙烯醇11份、玉米淀粉8份、糯米粉8份、丝胶8份、碳酸钠3份、氢氧化钠9份、硼砂8份。
一种基于淀粉改性的金属波纹管胶黏剂的制备方法，包含以下步骤：
(1)胶黏剂基体制备：将多异氰酸酯和环氧丙烷混合，向其中加入二羟甲基丙酸，混合物总质量:二羟甲基丙酸体积为1:3，搅拌混匀后，加热至98℃，边加热边搅拌，即得胶黏剂基体。
(2)第一改性剂制备：将玉米淀粉、糯米粉、丝胶、碳酸钠和氢氧化钠混合后反应完全，向其中加入质量分数为3％的硫酸，搅拌至反应完全，即得第一改性剂；
(3)第二改性剂制备：将聚氨酯和聚乙烯醇混合后加热，温度为98℃，完全糊化后向其中加入质量分数为1％的氢氧化钾水溶液，搅拌至完全混匀，其中混合物总质量:氢氧化钠水溶液体积为1:1；
(4)第一次改性：向胶黏剂基体中加入第一改性剂，在温度为96℃条件下反应，搅拌速度为150r/min，至完全混匀后，降温至78℃，保温25分钟；
(5)第二次改性：向经第一次改性后的产物中加入第二改性剂，在温度为86℃条件下反应，搅拌速度为100r/min，反应结束后升温至112℃，保温25分钟；
(6)出料：向经第二次改性后的产物中加入硼砂，温度控制为85℃，反应15分钟，即可制得，降温出料，收集产物。
实施例2
一种基于淀粉改性的金属波纹管胶黏剂，由以下组分按重量份数配比制成：多异氰酸酯32份、环氧丙烷31份、聚氨酯21份、聚乙烯醇22份、玉米淀粉17份、糯米粉13份、丝胶13份、碳酸钠8份、氢氧化钠14份、硼砂15份。
一种基于淀粉改性的金属波纹管胶黏剂的制备方法，包含以下步骤：
(1)胶黏剂基体制备：将多异氰酸酯和环氧丙烷混合，向其中加入二羟甲基丙酸，混合物总质量:二羟甲基丙酸体积为1:4，搅拌混匀后，加热至118℃，边加热边搅拌，即得胶黏剂基体。
(2)第一改性剂制备：将玉米淀粉、糯米粉、丝胶、碳酸钠和氢氧化钠混合后反应完全，向其中加入质量分数为9％的硫酸，搅拌至反应完全，即得第一改性剂；
(3)第二改性剂制备：将聚氨酯和聚乙烯醇混合后加热，温度为116℃，完全糊化后向其中加入质量分数为5％的氢氧化钾水溶液，搅拌至完全混匀，其中混合物总质量:氢氧化钠水溶液体积为1:3；
(4)第一次改性：向胶黏剂基体中加入第一改性剂，在温度为109℃条件下反应，搅拌速度为230r/min，至完全混匀后，降温至86℃，保温39分钟；
(5)第二次改性：向经第一次改性后的产物中加入第二改性剂，在温度为96℃条件下反应，搅拌速度为150r/min，反应结束后升温至112℃，保温40分钟；
(6)出料：向经第二次改性后的产物中加入硼砂，温度控制为96℃，反应23分钟，即可制得，降温出料，收集产物。
实施例3
一种基于淀粉改性的金属波纹管胶黏剂，由以下组分按重量份数配比制成：多异氰酸酯40份、环氧丙烷36份、聚氨酯25份、聚乙烯醇28份、玉米淀粉22份、糯米粉17份、丝胶20份、碳酸钠12份、氢氧化钠22份、硼砂22份。
一种基于淀粉改性的金属波纹管胶黏剂的制备方法，包含以下步骤：
(1)胶黏剂基体制备：将多异氰酸酯和环氧丙烷混合，向其中加入二羟甲基丙酸，混合物总质量:二羟甲基丙酸体积为1:5，搅拌混匀后，加热至130℃，边加热边搅拌，即得胶黏剂基体。
(2)第一改性剂制备：将玉米淀粉、糯米粉、丝胶、碳酸钠和氢氧化钠混合后反应完全，向其中加入质量分数为15％的硫酸，搅拌至反应完全，即得第一改性剂；
(3)第二改性剂制备：将聚氨酯和聚乙烯醇混合后加热，温度为123℃，完全糊化后向其中加入质量分数为7％的氢氧化钾水溶液，搅拌至完全混匀，其中混合物总质量:氢氧化钠水溶液体积为1:5；
(4)第一次改性：向胶黏剂基体中加入第一改性剂，在温度为120℃条件下反应，搅拌速度为300r/min，至完全混匀后，降温至95℃，保温50分钟；
(5)第二次改性：向经第一次改性后的产物中加入第二改性剂，在温度为105℃条件下反应，搅拌速度为200r/min，反应结束后升温至112℃，保温50分钟；
(6)出料：向经第二次改性后的产物中加入硼砂，温度控制为105℃，反应30分钟，即可制得，降温出料，收集产物。
对实施例1～3制备获得的基于淀粉改性的金属波纹管胶黏剂进行检测，结果如下表所示：
实施例1 实施例2 实施例3
外观 淡黄色半透明胶液 淡黄色半透明胶液 淡黄色半透明胶液
pH值 6.9 7.4 7.1
黏度/mPa·s 4236 4490 4389
胶膜拉伸强度/MPa 18.7 22.4 21.9
吸水率/％ 2.3 1.6 1.8
拉剪强度/MPa 1.89 2.23 2.02
压剪强度/MPa 11.3 15.4 13.6

Claims (9)

1.一种基于淀粉改性的金属波纹管胶黏剂，其特征在于，由以下组分按重量份数配比制成：多异氰酸酯16～40份、环氧丙烷12～36份、聚氨酯12～25份、聚乙烯醇11～28份、玉米淀粉8～22份、糯米粉8～17份、丝胶8～20份、碳酸钠3～12份、氢氧化钠9～22份、硼砂8～22份。
2.根据权利要求1所述的一种基于淀粉改性的金属波纹管胶黏剂，其特征在于，由以下组分按重量份数配比制成：多异氰酸酯32份、环氧丙烷31份、聚氨酯21份、聚乙烯醇22份、玉米淀粉17份、糯米粉13份、丝胶13份、碳酸钠8份、氢氧化钠14份、硼砂15份。
3.权利要求1所述的一种基于淀粉改性的金属波纹管胶黏剂的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：
(1)胶黏剂基体制备：将多异氰酸酯和环氧丙烷混合，向其中加入二羟甲基丙酸，混合物总质量:二羟甲基丙酸体积为1:3～5，搅拌混匀后，加热至98～130℃，边加热边搅拌，即得胶黏剂基体。
(2)第一改性剂制备：将玉米淀粉、糯米粉、丝胶、碳酸钠和氢氧化钠混合后反应完全，向其中加入质量分数为3～15％的硫酸，搅拌至反应完全，即得第一改性剂；
(3)第二改性剂制备：将聚氨酯和聚乙烯醇混合后加热，温度为98～123℃，完全糊化后向其中加入质量分数为1～7％的氢氧化钾水溶液，搅拌至完全混匀，其中混合物总质量:氢氧化钠水溶液体积为1:1～5；
(4)第一次改性：向胶黏剂基体中加入第一改性剂，在温度为96～120℃条件下反应，搅拌速度为150～300r/min，至完全混匀后，降温至78～95℃，保温25～50分钟；
(5)第二次改性：向经第一次改性后的产物中加入第二改性剂，在温度为86～105℃条件下反应，搅拌速度为100～200r/min，反应结束后升温至112℃，保温25～50分钟；
(6)出料：向经第二次改性后的产物中加入硼砂，温度控制为85～105℃，反应15～30分钟，即可制得，降温出料，收集产物。
4.根据权利要求3所述的一种基于淀粉改性的金属波纹管胶黏剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)胶黏剂基体制备：将多异氰酸酯和环氧丙烷混合，向其中加入二羟甲基丙酸，混合物总质量:二羟甲基丙酸体积为1:4，搅拌混匀后，加热至118℃，边加热边搅拌，即得胶黏剂基体。
5.根据权利要求3所述的一种基于淀粉改性的金属波纹管胶黏剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)第一改性剂制备：将玉米淀粉、糯米粉、丝胶、碳酸钠和氢氧化钠混合后反应完全，向其中加入质量分数为9％的硫酸，搅拌至反应完全，即得第一改性剂。
6.根据权利要求3所述的一种基于淀粉改性的金属波纹管胶黏剂的制备方法，其特征在于，步骤(3)第二改性剂制备：将聚氨酯和聚乙烯醇混合后加热，温度为116℃，完全糊化后向其中加入质量分数为5％的氢氧化钾水溶液，搅拌至完全混匀，其中混合物总质量:氢氧化钠水溶液体积为1:3。
7.根据权利要求3所述的一种基于淀粉改性的金属波纹管胶黏剂的制备方法，其特征在于，步骤(4)第一次改性：向胶黏剂基体中加入第一改性剂，在温度为109℃条件下反应，搅拌速度为230r/min，至完全混匀后，降温至86℃，保温39分钟。
8.根据权利要求3所述的一种基于淀粉改性的金属波纹管胶黏剂的制备方法，其特征在于，步骤(5)第二次改性：向经第一次改性后的产物中加入第二改性剂，在温度为96℃条件下反应，搅拌速度为150r/min，反应结束后升温至112℃，保温40分钟。
9.根据权利要求3所述的一种基于淀粉改性的金属波纹管胶黏剂的制备方法，其特征在于，步骤(6)出料：向经第二次改性后的产物中加入硼砂，温度控制为96℃，反应23分钟，即可制得，降温出料，收集产物。
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