CN107805470A - 一种木质材料用环保型水基胶黏剂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种木质材料用环保型水基胶黏剂，按照质量份计算主要包括以下成分：木薯淀粉：100份；硅烷偶联剂：3‑8份；醋酸乙烯酯：10‑20份；丙烯酸丁酯：8‑10份；丙烯酰胺：5‑8份。本发明先将淀粉氧化糊化然后接枝硅烷偶联剂，在淀粉中引入了Si‑O键，有效提高淀粉胶黏剂的耐水性。所述木薯淀粉接枝硅烷偶联剂后，与醋酸乙烯酯、丙烯酸丁酯、丙烯酰胺共聚反应制备得到淀粉胶黏剂，从而在淀粉表面引入酰胺基、羧基、醛基，经交联后形成紧密的网状骨架，从而防止水分子切入对氢键造成破坏，有效改性淀粉胶黏剂的耐水性。所述胶黏剂具有可生物降解的特性，无溶剂挥发，是一种绿色环保无毒的胶黏剂。

Description

一种木质材料用环保型水基胶黏剂
技术领域
本发明属于木质材料的胶黏剂的技术领域，具体涉及一种木质材料用环保型水基胶黏剂。
背景技术
近年来，环境问题备受关注，绿色、健康也成为焦点话题，国家对于胶黏剂游离甲醛的含量做了严格规定。目前，在木材加工领域广泛应用的胶黏剂为酚醛树脂、甲醛树脂和三聚氰胺甲醛树脂，但是这些胶黏剂在生产和使用过程中会释放出甲醛，导致环境污染和公共危害。
随着我国环保法规日趋完善，发展无污染、无毒害、符合“环保、健康、安全”要求的绿色胶黏剂势在必行。木材胶黏剂品种将加速更新换代，向水性化、固体化、无溶剂化、低毒化方向发展。而淀粉作为一类来源广泛、价格优廉、环境友好的天然高分子，具有无毒、无异味、无污染的特点，具有良好的粘接性和成膜性，是优良的天然资源胶黏剂。但其耐水性差和稳定性较差，开发一种耐水性较好的淀粉基胶黏剂势在必行。同时，全球污染严重，我国坚持走可持续发展的道路，因此需要开发绿色环保无毒的胶黏剂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种木质材料用环保型水基胶黏剂，所述水基胶黏剂按照质量份计算主要包括木薯淀粉：100份；硅烷偶联剂：3-8份；醋酸乙烯酯：10-20份；丙烯酸丁酯：8-10份；丙烯酰胺：5-8份；本发明以水为溶剂制备了淀粉胶黏剂，通过硅烷偶联剂的改性淀粉之后，与醋酸乙烯酯、丙烯酸丁酯、丙烯酰胺反应聚合制备得到胶黏剂，本发明的胶黏剂具有可生物降解的特性，无有机溶剂，是一种绿色环保无毒的胶黏剂。
本发明主要通过以下技术方案实现：一种木质材料用环保型水基胶黏剂，所述改性木薯淀粉按照质量份计算主要包括以下成分：木薯淀粉：100份；硅烷偶联剂：3-8份；醋酸乙烯酯：10-20份；丙烯酸丁酯：8-10份；丙烯酰胺：5-8份。
所述水基胶黏剂是以水溶性树脂和高分子聚合物作为主要溶质，以水作为分散剂的胶黏剂，是一种绿色材料。
所述淀粉胶黏剂经常被用作木材和纸张的粘结。木材和纸张的表面都有大量羟基，结构相似，所以这两种基材的胶黏剂是一样的。由于人们生活水平的提高，人们要求胶黏剂中甲醛的含量越来越低，之前用的三醛胶就慢慢不能满足人们的需求，木材胶黏剂面临着挑战。以天然高分子作为原料的淀粉胶黏剂符合我国的可持续发展的要求和绿色化学的概念。所述木薯淀粉作为一类来源广泛的绿色天然高分子具有无毒无异味，可完全生物降解，且木薯淀粉含有较高的支链淀粉，具有更强的粘结力。
淀粉是多糖化合物，属于天然高分子化合物，是植物通过光和二氧化碳通过光合作用合成的天然有机物，是白色粉末。淀粉是由ɑ-D-葡萄糖作为基本单元组成的，脱水后的葡萄糖与糖苷键组合在一起形成了淀粉分子，淀粉的通式是(C6H10O5)n，其中n是未知的。淀粉在常温下不溶于水，把淀粉的悬浮液加热到一定温度，淀粉会溶胀，然后解体得到糊化淀粉。然而，糊化淀粉中含有大量的羟基，分子间可以形成大量的氢键，致使乳液粘度很大，流动性很差，这也导致了糊化淀粉的固含量不会很高，粘结强度很差。
所述硅烷偶联剂的分子中同时含有两种不同化学性质基团的有机硅化合物，其经典产物可用通式YSiX3表示，其中Y为非水解基团，包括链烯基以及末端带有Cl、NH2、SH、环氧、N3、（甲基）丙烯酰氧基、异氰酸酯基等官能团的烃基，即碳官能基；其中X为可水解基团，包括Cl，OMe，OEt，OC2H4OCH3，OSiMe3及OAc等。由于这一特殊结构，硅烷偶联剂的分子中同时具有能和无机质材料化学结合的反应基团及与有机质材料化学结合的反应基团。所述硅烷偶联剂可以提高胶黏剂的相容性，提高胶黏剂的稳定性。
本发明先将淀粉氧化糊化将淀粉表面形成羧基，然后接枝硅烷偶联剂，在淀粉中引入了Si-O键，有效提高淀粉胶黏剂的耐水性。所述木薯淀粉接枝硅烷偶联剂后，与醋酸乙烯酯、丙烯酸丁酯、丙烯酰胺共聚反应制备得到淀粉胶黏剂，从而在淀粉表面引入酰胺基、羧基、醛基，经交联后形成紧密的网状骨架，从而防止水分子切入对氢键造成破坏，有效改性淀粉胶黏剂的耐水性。
为了更好的实现本发明，进一步的，所述硅烷偶联剂为含乙烯基的硅烷偶联剂。所述淀粉氧化糊化之后与硅烷偶联剂反应，在淀粉中引入Si-O键从而有效提高淀粉胶黏剂的耐水性，且含乙烯基的硅烷偶联剂可以继续通过烯烃键的断裂发生聚合反应。
为了更好的实现本发明，进一步的，所述硅烷偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷中的任意一种。
为了更好的实现本发明，进一步的，所述硅烷偶联剂为乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷；所述胶黏剂由100份木薯淀粉、5份硅烷偶联剂、18份醋酸乙烯酯、15份丙烯酸丁酯组成。
为了更好的实现本发明，进一步的，所述硅烷偶联剂为乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷；所述胶黏剂由100份木薯淀粉、8份硅烷偶联剂、20份醋酸乙烯酯、15份丙烯酸丁酯组成。
本发明的有益效果：
（1）所述淀粉胶黏剂含有硅烷偶联剂，成功的在淀粉胶黏剂中引入Si-O键，有效的提高了淀粉胶黏剂的耐水性；
（2）所述淀粉胶黏剂通过淀粉与醋酸乙烯酯、丙烯酸丁酯、丙烯酰胺反应制备得到淀粉胶黏剂，从而在淀粉表面引入酰胺基、羧基、醛基，经交联后形成紧密的网状骨架，从而防止水分子切入对氢键造成破坏，有效改性淀粉胶黏剂的耐水性。
具体实施方式
实施例1：
一种木质材料用环保型水基胶黏剂，按照质量份数计算由100份木薯淀粉、5份硅烷偶联剂、18份醋酸乙烯酯、15份丙烯酸丁酯组成；所述硅烷偶联剂为A-172硅烷偶联剂；
本发明通过双氧水氧化糊化木薯淀粉，然后将溶液pH调节为偏酸性，接枝硅烷偶联剂；然后通过乳液聚合方法将改性的木薯淀粉与醋酸乙烯酯、丙烯酸丁酯、丙烯酰胺共同反应，制备得到水基淀粉胶黏剂。本发明先将淀粉氧化糊化将淀粉表面形成羧基，然后接枝硅烷偶联剂，在淀粉中引入了Si-O键，有效提高淀粉胶黏剂的耐水性。所述木薯淀粉接枝硅烷偶联剂后，与醋酸乙烯酯、丙烯酸丁酯、丙烯酰胺共聚反应制备得到淀粉胶黏剂，从而在淀粉表面引入酰胺基、羧基、醛基，经交联后形成紧密的网状骨架，从而防止水分子切入对氢键造成破坏，有效改性淀粉胶黏剂的耐水性。
测试水基胶黏剂的干强度和湿强度分别为7.26MPa和3.96MPa；所述水基胶黏剂的外观为乳白色且光泽较好；分析以上数据得到，制备得到的水基胶黏剂的粘结强度、耐水性较好，所述水基胶黏剂的耐水性符合国家二级板指标要求。
本发明中通过木薯淀粉接枝硅烷偶联剂从而在淀粉中引入有机硅，有效提高淀粉胶黏剂的耐水性；本发明以水为溶剂制备了淀粉胶黏剂，通过硅烷偶联剂的改性淀粉之后，与醋酸乙烯酯、丙烯酸丁酯、丙烯酰胺反应聚合制备得到胶黏剂，本发明的胶黏剂具有可生物降解的特性，无有机溶剂，是一种绿色环保无毒的胶黏剂。
实施例2：
一种木质材料用环保型水基胶黏剂，按照质量份数计算由100份木薯淀粉、8份硅烷偶联剂、20份醋酸乙烯酯、15份丙烯酸丁酯组成；所述硅烷偶联剂为A-172硅烷偶联剂；
本发明通过双氧水氧化糊化木薯淀粉，然后将溶液pH调节为偏酸性，接枝硅烷偶联剂；然后通过乳液聚合方法将改性的木薯淀粉与醋酸乙烯酯、丙烯酸丁酯、丙烯酰胺共同反应，制备得到水基淀粉胶黏剂。本发明先将淀粉氧化糊化将淀粉表面形成羧基，然后接枝硅烷偶联剂，在淀粉中引入了Si-O键，有效提高淀粉胶黏剂的耐水性。所述木薯淀粉接枝硅烷偶联剂后，与醋酸乙烯酯、丙烯酸丁酯、丙烯酰胺共聚反应制备得到淀粉胶黏剂，从而在淀粉表面引入酰胺基、羧基、醛基，经交联后形成紧密的网状骨架，从而防止水分子切入对氢键造成破坏，有效改性淀粉胶黏剂的耐水性。
测试水基胶黏剂的干强度和湿强度分别为7.46MPa和4.16MPa；所述水基胶黏剂的外观为乳白色且光泽较好；分析以上数据得到，制备得到的水基胶黏剂的粘结强度、耐水性较好，所述水基胶黏剂的耐水性符合国家二级板指标要求。相比实施例1，本实施例制备的水基胶黏剂的耐水性提高，主要是硅烷偶联剂的量增加，从而增加了胶黏剂中有机硅的含量。
本发明中通过木薯淀粉接枝硅烷偶联剂从而在淀粉中引入有机硅，有效提高淀粉胶黏剂的耐水性；本发明以水为溶剂制备了淀粉胶黏剂，通过硅烷偶联剂的改性淀粉之后，与醋酸乙烯酯、丙烯酸丁酯、丙烯酰胺反应聚合制备得到胶黏剂，本发明的胶黏剂具有可生物降解的特性，无有机溶剂，是一种绿色环保无毒的胶黏剂。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种木质材料用环保型水基胶黏剂，其特征在于，所述改性木薯淀粉按照质量份计算主要包括以下成分：
木薯淀粉：100份；
硅烷偶联剂：3-8份；
醋酸乙烯酯：10-20份；
丙烯酸丁酯：8-10份；
丙烯酰胺：5-8份。
2.根据权利要求1所述的一种木质材料用环保型水基胶黏剂，其特征在于，所述硅烷偶联剂为含乙烯基的硅烷偶联剂。
3.根据根据权利要求2所述的一种木质材料用环保型水基胶黏剂，其特征在于，所述硅烷偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的一种木质材料用环保型水基胶黏剂，其特征在于，所述硅烷偶联剂为乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷；所述胶黏剂由100份木薯淀粉、5份硅烷偶联剂、18份醋酸乙烯酯、15份丙烯酸丁酯组成。
5.根据权利要求1所述的一种木质材料用环保型水基胶黏剂，其特征在于，所述硅烷偶联剂为乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷；所述胶黏剂由100份木薯淀粉、8份硅烷偶联剂、20份醋酸乙烯酯、15份丙烯酸丁酯组成。
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