CN111087946A - 一种纤维增强的淀粉胶粘剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种纤维增强的淀粉胶粘剂及其制备方法，本发明使用的原料包括淀粉100份，氧化剂5~8份，氢氧化钠5~10份，纤维3~12份，聚乙烯醇8~12份，偶联剂3~6份，交联剂2~6份，水200~280份。本发明利用偶联剂上具有丰富的有机官能团，含有的羟基、氨基或者环氧基团能够增强淀粉胶粘剂和木材或纸质间的粘结强度，提高湿态下淀粉胶粘剂的粘结力、耐候性。同时本发明的淀粉粘胶剂中分散有碳纤或玻纤，利用偶联剂含有亲有机基团和亲无机基团，增强纤维与淀粉胶粘剂的粘结强度，并进一步提高淀粉粘胶剂和其接触面的粘合力。本发明使用的原料绿色无污染，制备工艺简单，适合工业生产。

Description

一种纤维增强的淀粉胶粘剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及胶粘剂技术领域，更具体地，涉及一种淀粉胶粘剂及其制备方法。
背景技术
淀粉是绿色植物通过光合作用产生的天然高分子，具有可再生、无污染、生无可降解等优点，淀粉胶粘剂是一种以淀粉为原料，通过对淀粉浆液的氧化、糊化等改性，使其具有良好的粘接性能，是一种价格低廉，绿色环保的天然高分子材料，具有取代现有含游离甲醛的胶粘剂的前景。但是，在淀粉胶粘剂在粘接过程中，淀粉胶粘剂存在干燥速度慢，抗水性差，粘接性能不稳定的缺点。使淀粉胶粘剂的广泛应用受到限制。目前，增强淀粉胶粘剂粘接强度多采用添加高分子粘性乳液，如聚乙烯醇、异氰酸酯以及羧基丁腈胶乳等物质，该方法制备需要淀粉和高分子两种体系制备，造成制备方法复杂，成本提高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有淀粉胶粘剂的粘接强度以及稳定性的不足，提供一种粘接强度高、抗水性较佳的纤维增强的淀粉胶粘剂。
本发明要解决的另一技术问题是提供其纤维增强的淀粉胶粘剂的制备方法。
本发明的目的通过以下技术方案予以实现：
一种纤维增强的淀粉胶粘剂，所述淀粉胶粘剂的原料及其重量份包括淀粉100份，氧化剂5~8份，氢氧化钠5~10份，纤维3~12份，聚乙烯醇8~12份，偶联剂3~6份，交联剂2~6份，水200~280份。
优选地，所述纤维增强的淀粉胶粘剂的原料及其重量份包括淀粉100份，氧化剂6份，氢氧化钠8份，纤维6份，聚乙烯醇10份，偶联剂5份，交联剂4份，水240份。
进一步地，所述淀粉为木薯淀粉、玉米淀粉、小麦淀粉和马铃薯淀粉的一种或多种。
进一步地，所述氧化剂为次氯酸钠、过氧化氢或高锰酸钾的任意一种。
进一步地，所述纤维为玻纤维或碳纤维。优选地，所述纤维的粒径为10~50μm。
进一步地，所述交联剂为硼砂、硼酸、碳酸锆铵的一种或多种。
根据上述淀粉胶粘剂提供其制备方法，制备步骤包括：
S1.将淀粉与水混合加入氧化剂，升温至40~45℃反应20~50min，得到氧化淀粉；
S2.将S1得到的氧化淀粉加入氢氧化钠，搅拌均匀，反应20~30min，得到糊化淀粉；
S3.将纤维分散至水溶液中，加入偶联剂，超声10~15min，得到纤维分散溶液；
S4.在S2中的糊化淀粉中加入纤维分散溶液，聚乙烯醇和交联剂，搅拌均匀后得到淀粉胶粘剂。
与现有技术相比，有益效果是：
本发明在制备淀粉胶粘剂过程中通过氧化和糊化提高淀粉胶的初粘性，偶联剂上具有丰富的有机官能团，含有的羟基、氨基或者环氧基团能够增强淀粉胶粘剂和木材或纸质间的粘结强度，提高湿态下淀粉胶粘剂的粘结力、耐候性。同时本发明的淀粉粘胶剂中分散有碳纤或玻纤，利用偶联剂含有亲有机基团和亲无机基团，增强纤维与淀粉胶粘剂的粘结强度，并进一步提高淀粉粘胶剂和其接触面的粘合力。本发明使用的原料绿色无污染，制备工艺简单，适合工业生产。
具体实施方式
下面结合实施例进一步解释和阐明，但具体实施例并不对本发明有任何形式的限定。若未特别指明，实施例中所用的方法和设备为本领常规方法和设备，所用原料均为常规市售原料。
实施例1
本实施例提供淀粉胶粘剂的制备方法，步骤包括：
S1.将100份马铃薯淀粉与210份水混合，加入双氧水6份，升温至40℃反应30min，得到氧化淀粉；
S2.将S1得到的氧化淀粉加入氢氧化钠8份，搅拌均匀，反应20~30min，得到糊化淀粉；
S3.将10~20μm的碳纤维6份分散至30份水中，加入3-氨丙基三乙氧基硅烷5份，超声10~15min，得到纤维分散溶液；
S4.在S2中的糊化淀粉中加入纤维分散溶液，聚乙烯醇10份和交联剂4份，搅拌均匀后得到淀粉胶粘剂。
实施例2
本实施例提供淀粉胶粘剂的制备方法，步骤包括：
S1.将100份玉米淀粉与180份水混合，加入双氧水5份，升温至45℃反应30min，得到氧化淀粉；
S2.将6份氢氧化钠溶解10份水，在加入至氧化淀粉中，搅拌均匀，反应20~30min，得到糊化淀粉；
S3.将30~50μm的碳纤维3份分散至10份水中，加入3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷3份，超声10~15min，得到纤维分散溶液；
S4.在S2中的糊化淀粉中加入纤维分散溶液，聚乙烯醇8份和交联剂6份，搅拌均匀后得到淀粉胶粘剂。
实施例3
本实施例提供淀粉胶粘剂的制备方法，步骤包括：
S1.将100份木薯淀粉与250份水混合，加入次氯酸钠8份，升温至40℃反应50min，得到氧化淀粉；
S2.将10份氢氧化钠溶解10份水，在加入至氧化淀粉中，搅拌均匀，反应20~30min，得到糊化淀粉；
S3.将30~50μm的碳纤维3份分散至10份水中，加入3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷3份，超声10~15min，得到纤维分散溶液；
S4.在S2中的糊化淀粉中加入纤维分散溶液，聚乙烯醇8份和交联剂6份，搅拌均匀后得到淀粉胶粘剂。
实施例4
本实施例提供淀粉胶粘剂的制备方法，步骤包括：
S1.将100份玉米淀粉与240份水混合，加入高锰酸钾6份，升温至45℃反应20min，得到氧化淀粉；
S2.将5份氢氧化钠溶解10份水，在加入至氧化淀粉中，搅拌均匀，反应20~30min，得到糊化淀粉；
S3.将20~40μm的玻纤维8份分散至10份水中，加入3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷3份，超声10~15min，得到纤维分散溶液；
S4.在S2中的糊化淀粉中加入纤维分散溶液，聚乙烯醇12份和交联剂6份，搅拌均匀后得到淀粉胶粘剂。
实施例5
本实施例提供淀粉胶粘剂的制备方法，步骤包括：
S1.将100份玉米淀粉与260份水混合，加入双氧水8份，升温至45℃反应30min，得到氧化淀粉；
S2.将S1得到的氧化淀粉加入氢氧化钠6份，搅拌均匀，反应20~30min，得到糊化淀粉；
S3.将20~40μm的玻纤维5份分散至10份水中，加入3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷3份，超声10~15min，得到纤维分散溶液；
S4.在S2中的糊化淀粉中加入纤维分散溶液，聚乙烯醇10份和交联剂6份，搅拌均匀后得到淀粉胶粘剂。
对比例1
本对比例与实施例1的工艺相同，其区别在于，本对比例未添加偶联剂和纤维。
对比例2
本对比例与实施例1的工艺相同，其区别在于，本对比例未添加偶联剂。
对比例3
本对比例与实施例1的工艺相同，其区别在于，本对比例未添加纤维。
将实施例1和对比例1~3制备的淀粉胶粘剂进行纸张粘结强度的测试，其强度的测试结果如表1所示：
表1
序号 粘接强度（MPa）
对比例1 2.8
对比例2 3.0
对比例3 4.6
实施例1 5.8
实施例2 6.1
实施例3 5.5
实施例4 5.8
实施例5 5.6
由表1可知，多巴胺或植物纤维均能对淀粉胶粘剂的粘性进行增强，但是在两者共同的作用下，其强度大幅度提高。并且本发明所述的淀粉胶粘剂在受潮后依然有着良好的粘接强度。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种纤维增强的淀粉胶粘剂，其特征在于，所述淀粉胶粘剂的原料及其重量份包括淀粉100份，氧化剂5~8份，氢氧化钠5~10份，纤维3~12份，聚乙烯醇8~12份，偶联剂3~6份，交联剂2~6份，水200~280份。
2.根据权利要求1所述纤维增强的淀粉胶粘剂，其特征在于，所述淀粉胶粘剂的原料及其重量份包括淀粉100份，氧化剂6份，氢氧化钠8份，纤维6份，聚乙烯醇10份，偶联剂5份，交联剂4份，水240份。
3.根据权利要求1或2所述纤维增强的淀粉胶粘剂，其特征在于，所述淀粉为木薯淀粉、玉米淀粉、小麦淀粉和马铃薯淀粉的一种或多种。
4.根据权利要求1或2所述纤维增强的淀粉胶粘剂，其特征在于，所述氧化剂为次氯酸钠、过氧化氢或高锰酸钾的任意一种。
5.根据权利要求1或2所述纤维增强的淀粉胶粘剂，其特征在于，所述纤维为玻纤维或碳纤维。
6.根据权利要求1或2所述纤维增强的淀粉胶粘剂，其特征在于，所述纤维为10~50μm。
7.根据权利要求1或2所述纤维增强的淀粉胶粘剂，其特征在于，所述交联剂为硼砂、硼酸、碳酸锆铵的一种或多种。
8.根据权利要求1~7任一所述纤维增强的淀粉胶粘剂提供其制备方法，其特征在于，制备步骤包括：
S1.将淀粉与水混合加入氧化剂，升温至40~45℃反应20~50min，得到氧化淀粉；
S2.将S1得到的氧化淀粉加入氢氧化钠，搅拌均匀，反应20~30min，得到糊化淀粉；
S3.将纤维分散至水溶液中，加入偶联剂，超声10~15min，得到纤维分散溶液；
S4.在S2中的糊化淀粉中加入纤维分散溶液，聚乙烯醇和交联剂，搅拌均匀后得到淀粉胶粘剂。
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