CN115558439B - 一种改性木聚糖胶黏剂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种改性木聚糖胶黏剂及其制备方法和应用。本发明的改性木聚糖胶黏剂，包括原料：改性木聚糖、交联剂、防腐剂、水。本发明的改性木聚糖胶黏剂，利用改性木聚糖分子链中的大量羟基和氧极性官能团与交联剂上的氨基形成大量的氢键，从而形成交联的结构网络；再通过调控交联剂的量来提高胶黏剂的交联密度，可以较大程度提高了整个胶黏剂的粘结力、机械强度和耐水性。本发明的制备方法，选择的原材料为木聚糖，这是一种生物基材料，来源丰富，容易获得而且绿色、环保和经济，符合绿色化学规则；本发明的生产过程无污染，最终产物对环境和人体均无污染，绿色环保，而且制备方法简单，对设备要求不高，原料易得，成本低廉，适合大规模生产。
Description
技术领域
本发明涉及胶粘剂技术领域，尤其涉及一种改性木聚糖胶黏剂及其制备方法和应用。
背景技术
胶黏剂可以将同种或不同种基材粘接在一起，因而应用在众多领域，与人们的日常生活密切相关.但是，传统胶黏剂的制备及其在使用过程中会挥发出有害物质，损害人们的身体健康且污染环境。因此，发展绿色环保的胶黏剂成为了当今的热点。虽然现有的水性胶黏剂是以水作为溶剂或是分散介质的环保和无毒的环境友好型胶黏剂，但是与溶剂型的胶黏剂相比，其机械和粘合强度低以及耐水性差的问题仍然存在。
基于目前的胶黏剂存在的问题，有必要对此进行改进。
发明内容
有鉴于此，针对现有技术中的上述不足之处，本发明提供了一种改性木聚糖胶黏剂及其制备方法和应用，该改性木聚糖胶黏剂具有粘性强，机械强度和耐水性高和制备工艺简单等特点。
第一方面，本发明提供了一种改性木聚糖胶黏剂，包括以下重量份原料：改性木聚糖15～20份、交联剂0.1～10份、防腐剂0.1～0.4份、水60～120份；
其中，所述改性木聚糖是由木聚糖在改性剂的作用下发生氧化反应得到水溶性的改性木聚糖。
优选的是，所述的改性木聚糖胶黏剂，所述改性剂为高碘酸钠。
优选的是，所述的改性木聚糖胶黏剂，所述改性木聚糖的制备方法为：将木聚糖粉末加入至水中，然后加入高碘酸钠溶液进行反应，加入淬灭剂进行淬灭，即得改性木聚糖。
优选的是，所述的改性木聚糖胶黏剂，所述淬灭剂为乙二醇。
优选的是，所述的改性木聚糖胶黏剂，所述加入高碘酸钠溶液进行反应的步骤中，反应温度为35～50℃、反应时间为2～5h。
优选的是，所述的改性木聚糖胶黏剂，木聚糖粉末、水、高碘酸钠溶液、淬灭剂的质量体积比为(20～30)g:(350～450)mL:(250～350)mL:(20～30)mL；
其中，所述高碘酸钠溶液的质量浓度为2～5％。
优选的是，所述的改性木聚糖胶黏剂，所述交联剂为聚丙烯酰胺；
和/或，所述防腐剂为苯并异噻唑啉-3-酮。
第二方面，本发明还提供了一种所述的改性木聚糖胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：
将改性木聚糖加入至水中，再加入交联剂、防腐剂，搅拌反应即得改性木聚糖胶黏剂。
优选的是，所述的改性木聚糖胶黏剂的制备方法，将改性木聚糖加入至水中，再加入交联剂、防腐剂，于50～70℃下搅拌反应10～50min，即得改性木聚糖胶黏剂。
第三方面，本发明还提供了一种所述的改性木聚糖胶黏剂或所述的制备方法制备得到的改性木聚糖胶黏剂在玻璃加工和人造板材中的应用。
本发明的改性木聚糖胶黏剂及其制备方法相对于现有技术具有以下有益效果：
1、本发明的改性木聚糖胶黏剂，利用改性木聚糖分子链中的大量羟基和氧极性官能团与交联剂上的氨基形成大量的氢键，从而形成交联的结构网络；再通过调控交联剂的量来提高胶黏剂的交联密度，可以较大程度提高了整个胶黏剂的粘结力、机械强度和耐水性；
2、本发明的改性木聚糖胶黏剂的制备方法，选择的原材料为木聚糖，这是一种生物基材料，来源丰富，容易获得而且绿色、环保和经济，符合绿色化学规则；本发明的生产过程无污染，最终产物对环境和人体均无污染，绿色环保，而且制备方法简单，对设备要求不高，原料易得，成本低廉，适合大规模生产。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1～5以及对比例1中制备得到的改性木聚糖胶黏剂的胶合强度；
图2为本发明实施例1～5以及对比例1中制备得到的改性木聚糖胶黏剂的剪切强度。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
本申请实施例提供了一种改性木聚糖胶黏剂，包括以下重量份原料：改性木聚糖15～20份、交联剂0.1～10份、防腐剂0.1～0.4份、水60～120份；
其中，改性木聚糖是由木聚糖在改性剂的作用下发生氧化反应得到水溶性的改性木聚糖。
需要说明的是，本申请实施例提供的改性木聚糖胶黏剂，包括改性木聚糖、交联剂、防腐剂和水；通过对木聚糖进行改性使其具有高度水溶性来制备以水作为溶剂的环保和无毒的环境友好型胶黏剂；改性后木聚糖分子链的刚性减弱而柔顺性增加，同时分子链上的羟基和氧极性基可以形成氢键提供大量的位点有助于提高胶黏剂的粘性。
在一些实施例中，改性剂为高碘酸钠。
在一些实施例中，改性木聚糖的制备方法为：将木聚糖粉末加入至水中，然后加入高碘酸钠溶液进行反应，加入淬灭剂进行淬灭，即得改性木聚糖。
在一些实施例中，淬灭剂为乙二醇。
在一些实施例中，加入高碘酸钠溶液进行反应的步骤中，反应温度为35～50℃、反应时间为2～5h。
在一些实施例中，木聚糖粉末、水、高碘酸钠溶液、淬灭剂的质量体积比为(20～30)g:(350～450)mL:(250～350)mL:(20～30)mL；
其中，高碘酸钠溶液的质量浓度为2～5％。
在一些实施例中，交联剂为聚丙烯酰胺；
和/或，防腐剂为苯并异噻唑啉-3-酮。
具体的，交联剂为聚丙烯酰胺，通过调控交联剂聚丙烯酰胺的量来调控胶黏剂的耐水性和粘性，以适用于不同环境和基材；其中，利用聚丙烯酰胺的酰胺为疏水基团来提高胶黏剂的耐水性。另一方面，利用聚丙烯酰胺与改性木聚糖相互作用，使分子链的发生物理缠绕和形成氢键交联网络来提高胶黏剂的粘性和机械强度。
基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种改性木聚糖胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：
S1、将改性木聚糖加入至水中，再加入交联剂、防腐剂，搅拌反应即得改性木聚糖胶黏剂。
在一些实施例中，将改性木聚糖加入至水中，再加入交联剂、防腐剂，于50～70℃下搅拌反应10～50min，即得改性木聚糖胶黏剂。
本申请的改性木聚糖胶黏剂的制备方法，通过一种生物原材料木聚糖的改性来制备胶黏剂，利用改性木聚糖分子链中的大量羟基和氧极性官能团与交联剂上的氨基形成大量的氢键，从而形成交联的结构网络；再通过调控交联剂的量来提高胶黏剂的交联密度，可以较大程度提高了整个胶黏剂的粘结力、机械强度和耐水性。本申请选择的原材料为木聚糖，这是一种生物基材料，来源丰富，容易获得而且绿色、环保和经济，符合绿色化学规则；本申请的生产过程无污染，最终产物对环境和人体均无污染，绿色环保，而且制备方法简单，对设备要求不高，原料易得，成本低廉，适合大规模生产。
基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种上述的改性木聚糖胶黏剂或上述的制备方法制备得到的改性木聚糖胶黏剂在玻璃加工和人造板材中的应用。
以下进一步以具体实施例说明本申请的改性木聚糖胶黏剂的制备方法。本部分结合具体实施例进一步说明本发明内容，但不应理解为对本发明的限制。如未特别说明，实施例中所采用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本领域常规试剂、方法和设备。以下实施例和对比例中所用的木聚糖粉末均购买自上海源叶生物科技有限公司。
以下实施例1～6中所用的改性木聚糖的制备方法为：
将25g木聚糖粉末加入至400mL去离子水中，搅拌0.5h，再加入300mL质量浓度为3％的高碘酸钠溶液，于40℃下搅拌反应3h，再加入25mL乙二醇进行淬灭，最后将反应得到的混合物溶液透析24h以除杂质，并通过冷冻干燥获得改性木聚糖。
实施例1
本申请实施例提供了一种改性木聚糖胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：
S1、将15g改性木聚糖加入至60mL蒸馏水中，搅拌，再加入1g聚丙烯酰胺和0.2g苯并异噻唑啉-3-酮，于50℃下搅拌反应20min后倒入模具，即得改性木聚糖胶黏剂。
实施例2
本申请实施例提供了一种改性木聚糖胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：
S1、将15g改性木聚糖加入至60mL蒸馏水中，搅拌，再加入2g聚丙烯酰胺和0.2g苯并异噻唑啉-3-酮，于50℃下搅拌反应20min后倒入模具，即得改性木聚糖胶黏剂。
实施例3
本申请实施例提供了一种改性木聚糖胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：
S1、将15g改性木聚糖加入至60mL蒸馏水中，搅拌，再加入3g聚丙烯酰胺和0.2g苯并异噻唑啉-3-酮，于50℃下搅拌反应20min后倒入模具，即得改性木聚糖胶黏剂。
实施例4
本申请实施例提供了一种改性木聚糖胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：
S1、将15g改性木聚糖加入至60mL蒸馏水中，搅拌，再加入4g聚丙烯酰胺和0.2g苯并异噻唑啉-3-酮，于50℃下搅拌反应20min后倒入模具，即得改性木聚糖胶黏剂。
实施例5
本申请实施例提供了一种改性木聚糖胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：
S1、将15g改性木聚糖加入至60mL蒸馏水中，搅拌，再加入5g聚丙烯酰胺和0.2g苯并异噻唑啉-3-酮，于50℃下搅拌反应20min后倒入模具，即得改性木聚糖胶黏剂。
实施例6
本申请实施例提供了一种改性木聚糖胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：
S1、将15g改性木聚糖加入至60mL蒸馏水中，搅拌，再加入6g聚丙烯酰胺和0.2g苯并异噻唑啉-3-酮，于50℃下搅拌反应20min后倒入模具，即得改性木聚糖胶黏剂。
对比例1
本对比例提供了一种木聚糖胶黏剂的制备方法，包括以下步骤：
S1、将15g木聚糖粉末加入至60ml蒸馏水中，搅拌，再加入6g聚丙烯酰胺和0.2g苯并异噻唑啉-3-酮，于50℃下搅拌反应20min后倒入模具，即得木聚糖胶黏剂。
性能测试
使用万能测试仪在室温下对实施例1～6以及对比例1中所得的胶黏剂进行拉伸试验，检测胶黏剂样品的拉伸强度和断裂伸长率，其中，胶黏剂样品尺寸为60×10mm(长×宽)，两个夹具之间的初始测试距离为20mm，样品以50mm/min的加载速度进行测试。
通过测定吸水率，研究胶黏剂的耐水性；将实施例1～6以及对比例1中所得的胶黏剂膜剪成2cm×1cm小方块，在105℃下烘干24小时后，待冷却30min后称质量(m1)，然后在室温下浸泡在水中24h。随后，从水中取出膨胀的胶黏剂样品，并且用滤纸吸干胶黏剂样品表面的水分后立即称质量(m2)，计算吸水率(％)＝(m2-m1)/m1×100％。
实施例1～6以及对比例1中所得的胶黏剂的拉伸强度和断裂伸长率以及吸水率测试结果如下表1所示。
表1-不同实施例得到的胶黏剂的拉伸强度和断裂伸长率以及吸水率
从表1可看出，随着聚丙烯酰胺含量的增加胶黏剂的拉伸强度也随着增加，最高达到5.8Mpa，而且胶黏剂的耐水性能得到显著的提高。值得注意的是，对比例1和实施例6在同等条件下对比，采用改性木聚糖制备得到的胶黏剂相比于未改性的木聚糖制备得到的胶黏剂，其拉伸强度和耐水性得到明显的提高。
根据国家标准《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》(GB/T17657-2013)中胶合板测定标准对所得胶黏剂制备胶合板进行胶合强度测试。每张三层胶合板锯制9个测试试件，尺寸为100×25mm，试件胶合面积为25×25mm2。测试实施例1～6以及对比例1中所得的胶黏剂的胶合强度结果如图1所示。
测试实施例实施例1～6以及对比例1中所得的胶黏剂对玻璃的剪切强度，具体的，胶黏剂的剪切强度参照GB/T7124-2008的测试方法进行，试样的粘接面长度为12.5mm，胶层厚度为0.2mm，测试结果如图2所示。
由图1～2可知，聚丙烯酰胺作为交联剂可与改性木聚糖分子链上的羟基和氧极性基团产生氢键作用，从而增强胶黏剂胶接性能。值得注意的是，对比例1和实施例6在同等条件下对比，采用改性木聚糖制备得到的胶黏剂相比于未改性的木聚糖制备得到的胶黏剂对板材的胶合强度和对玻璃的剪切强度都有所提高。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种改性木聚糖胶黏剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将改性木聚糖加入至水中，再加入交联剂、防腐剂，于50~70℃下搅拌反应10~50min，即得改性木聚糖胶黏剂；
所述交联剂为聚丙烯酰胺；
所述防腐剂为苯并异噻唑啉-3-酮；
其中，改性木聚糖的质量为15g，水的质量为60mL，交联剂的质量为4~6g，防腐剂的质量为0.2g；
所述改性木聚糖的制备方法为：将木聚糖粉末加入至水中，然后加入高碘酸钠溶液进行反应，加入淬灭剂进行淬灭，即得改性木聚糖；
所述淬灭剂为乙二醇；
所述加入高碘酸钠溶液进行反应的步骤中，反应温度为35~50℃、反应时间为2~5h；
木聚糖粉末、水、高碘酸钠溶液、淬灭剂的质量体积比为(20~30)g:(350~450)mL:(250~350)mL: (20~30) mL；
其中，所述高碘酸钠溶液的质量浓度为2~5%。
2.一种如权利要求1所述的制备方法制备得到的改性木聚糖胶黏剂在玻璃加工和人造板材中的应用。
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| CN107140637A (zh) * | 2017-04-19 | 2017-09-08 | 吉林大学 | 一种含糖木质素基脲醛树脂电容炭的制备方法 |
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2022
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Xylan-A green binder for wood adhesives;Emelie Norström et al.;《European Polymer Journal》;第67卷;484 * |
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