CN117264562A - 一种干淀粉的应用及其应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种干淀粉的应用及其应用方法，具体是，干淀粉用固体作胶粘剂，应用方法是，先将待粘接的板材原料表面润湿，再将干淀粉均匀喷洒于润湿的板材原料表面，表面水分与干淀粉形成粘合胶，将被粘板材原料合并并施压成型，干燥后，得到胶合板材；或者，先将粉状的被粘材料与干淀粉混合均匀，然后加入水分并搅拌，得到湿态混合物，其中，加入水分的量能够保证湿态混合物在非流动态下能够成型，成型并干燥湿态混合物，得到粘合成型材料。干淀粉用作固体胶粘剂时，具有意想不到的功能和效果：粘结力大，粘接强度高；原料全部来源于可再生的生物质材料，环保健康、可适用于的微粉粘接的场合。

Description

一种干淀粉的应用及其应用方法

技术领域

本发明涉及胶粘剂领域，尤其涉及一种干淀粉的应用及其应用方法。

技术背景

淀粉作为一种天然的、可重复再生的生物质，因为其环保性和生物相容性，在诸多领域都有所使用。已有技术将淀粉应用于胶粘剂领域，如含有淀粉成分的的纸用淀粉胶粘剂、由淀粉作为主要成分的木材用淀粉胶粘剂，由淀粉作为组成成分的墙面乳胶胶粘剂等。现有技术所披露的淀粉基胶粘剂，都是液体胶粘剂，即淀粉首先和水等液体混合，制备成液体胶，再由液体胶对被粘物进行粘合。由于商品淀粉的内部结构的本性，决定了现有淀粉胶粘剂质量不稳定，粘接力小，只能应用于较低粘接强度的场合。

发明内容

本发明提供一种不同于现有技术的淀粉胶粘剂。本发明的技术方案是：

一种干淀粉的应用，其特征在于，干淀粉用作固体胶粘剂。

优选地，其特征在于，干淀粉用作胶合板材固体胶粘剂。

干淀粉的应用的应用方法，步骤是，先将待粘接的板材原料表面润湿，再将干淀粉均匀喷洒于润湿的板材原料表面，表面水分与干淀粉形成粘合胶，将被粘板材原料合并并施压成型，干燥后，得到胶合板材。

一种干淀粉胶合板材，其特征在于，根据前述应用方法得到。

优选地，其特征在于，干淀粉用作粉料的固体胶粘剂。

干淀粉的应用方法，步骤是，先将粉状的被粘材料与干淀粉混合均匀，然后加入水分并搅拌，得到湿态混合物，其中，加入水分的量能够保证湿态混合物在非流动态下能够成型，成型并干燥湿态混合物，得到粘合成型材料。

一种干淀粉粘合成型材料，其特征在于，根据前述方法得到。

一种工程用产品，其特征在于，工程用产品由粉料与干淀粉混合后得到，干淀粉与粉料的质量比为1∶10-300。

优选地，其中干淀粉的平均粒径大于100目。

优选地，其中还加入胶粘功能剂。

发明人于2021年10月15日提交的申请号为CN202111212555.7、名称为“一种应用于可生物降解塑料领域的干淀粉”中披露了干淀粉及其制备方法，该发明一并披露，干淀粉主要用作可生物降解塑料领域，具体用途是作为可生物降解塑料的填充剂，来制备生物降解树脂。发明人进一步发现，当干淀粉与少量的水结合后，会形成一种固态的胶，胶能够产生强大的粘接力：当将胶用于纸张的粘接时，干燥后，纸张无法从粘接面进行分离；当将干淀粉与部分滑石粉混合后，再添加适量水分，搅拌均匀后形成胶合体，将胶合体涂抹到磁瓦表面，胶合体会粘附于光滑的磁瓦表面。现有建筑用淀粉胶无法达到该效果；将两块木板的表面润湿，然后将干淀粉喷洒于润湿的表面，将粘有干淀粉的面合拢并施压，干燥后，木板间的胶合强度可以达到6.2MPa。

发明人认为，干淀粉与水结合之所以具有较强粘接性，原因在于干淀粉特有的分子属性和组织属性：

由于干淀粉中水分含量极少，最大含量为5％，远低于普通淀粉的14％，并且，干淀粉的内部组织主要是无定形态结构，几乎没有结晶体，水分不与淀粉分子结合成水合物，这就使得淀粉分子的羟基不约束，从而具有较大的活性，当适量的水分引入后，淀粉分子中的羟基被激活，从而具有极大的吸引力。发明人认为，这是干淀粉能够产生较大粘接力的机理所在。发明人还注意到，当将手放入到干淀粉中去，会明显感受到热量的释放，并且粘附于手上的淀粉颗粒，很难去掉，这与普通淀粉明显不同；干淀粉不同于普通淀粉的现象还有：当将普通淀粉和干淀粉分别置于水中，普通淀粉会很快沉入水中并分散，与水形成悬浮液，参见图1(a)；而当干淀粉置于水中时，干淀粉不会沉入水中，而是漂浮于水面上，即使搅拌，也不会沉入水中。干淀粉与水形成明显的两部分，参见图1(b)，两者与水的结合截然不同，参见图1(c)。将干淀粉与适量水混合，形成物会具有很大的粘接性(参见图2)，黏度可达31MPa.s。

上述现象进一步表明，干淀粉具有不同于普通淀粉的特性，并且干淀粉能够产生普通淀粉不能够产生的粘接力。

发明人注意到，当干淀粉用作胶粘剂时具有一个更突出的优点：干淀粉可以进行微粉的粘接成型，而且效果良好。

钢厂、电厂所产生的粉煤灰颗粒的粒径范围为0.5～300μm，建筑等行业产生的粉尘、扬尘，其粒径也大都在0.1mm以下。

由于分子间的粘黏性、液体的表面张力等原因，现有液体胶常压下无法对粉尘、微尘等物质进行粘合，现有的大部分固体胶因粒径较大(一般都大于0.5mm)，更无法应用于粉尘，尤其是微尘的粘接。

干淀粉则完全则可以适用粉尘场合：如CN202111212555.7中所述，干淀粉的粒径可以做到大于100目(0.15mm)，最小粒度可达到1000目(15μm)及以上。干淀粉的该粒度等于甚至小于粉尘的粒度，因而可以与粉尘均匀混合，再经水的粘性激活，就可以将粉尘微粒粘接在一起。

本发明中所指粉料，是指物料的部分粒径或者全部粒径小于1mm，尤其是指粒径小于0.5mm的自然状态下呈现粉状的物质，包括但不限于：钢厂、电厂中的粉煤灰；矿开采中的粉煤、铝矿粉、铁矿粉、碳酸钙粉、滑石粉、玻璃粉、硅藻土等。

发明人还注意到，干淀粉的成胶形式和方法与普通淀粉胶也存在不同：

通常，普通淀粉胶为液体胶，而干淀粉却无法形成同样的液体胶，如图1(b)所示，干淀粉遇到过量水时，会与水分离，无法形成均匀的液体；即使外力进行强制搅动，也无法形成。另外，当过量的水存在时，干淀粉胶几乎没有粘合力。因而，干淀粉胶只能以非流动的、固态或者半固态的形式进行使用。

普通淀粉胶的使用方法是：淀粉与水先进行混合，最好是将淀粉糊化，得到胶体液，胶体液再进行粘接。

干淀粉胶的使用方法是：被粘物先被水润湿，然后干淀粉再与被粘物结合，被粘物和干淀粉是在非流动的、固态下进行粘接；或者干淀粉先和被粘物混合，然后再与水混合，水的用量不能使混合物处于流动态，否则粘接效果会极差。

干淀粉胶与普通淀粉胶的区别还在于：普通淀粉胶中，水是胶的主要成分，水的占比量要远大于淀粉的量；而干淀粉胶中，水仅仅起到活化作用，干淀粉胶中水的用量要少的多。

经实验，干淀粉胶的胶粘对象尤其适用于木板、人造板、建筑材料以及粉尘类物的胶粘。发明人还注意到：由于干淀粉的特殊结构和成分，其还具备现有普通淀粉所不具有的特性：固体态的流动性。

参见图3，将粒径为200目、水分含量为1％的干淀粉装入一日用水喷壶，喷壶可以非常容易地将干淀粉以雾状形式喷出，普通淀粉及其改性淀粉等在同一喷壶中均不能喷出。这表明，干淀粉具有普通淀粉、预糊化淀粉等不具有的可流动性。为干淀粉不同于普通淀粉的施胶工艺提供了理论支持。干淀粉的流动性与干淀粉的粒度相关，当干淀粉的粒度为100目时，其从喷壶中喷出的流量明显变小。

发明人注意到，干淀粉胶作为胶使用时，其胶粘力的影响因素有：

1、干淀粉的用量。

对于被粘物需在表面喷洒施胶时，干淀粉的用量以干淀粉在被粘物润湿表面沾有一层干淀粉为宜，当干淀粉量少时，胶粘力小；但当干淀粉用量较多时，多余干淀粉不能够接触到水，无法被激活，反而粘接效果差。

对于被粘物为粉体时，干淀粉与被粘物的用量比(质量)为1∶10--300比较合适。如，当干淀粉与腻子粉胶粘成型(干淀粉的含水量为1％，粒度为300目；腻子粉粒度为300目；水适量)，成型压力为2MPa，干淀粉与腻子粉用量比为1∶10时，胶合体干燥后，测得其抗压强度为117MPa；当用量比为1∶30时，抗压强度为151MPa；当用量比为1∶50时，抗压强度为132MPa；当用量比为1∶300时，抗压强度为38MPa。较高的比例粘接效果好，但干淀粉用量高，比例较低时，干淀粉用量少，但效果要稍差。

2、施胶时的用水量。恰当的水分既能够保证干淀粉胶具有强大的胶粘力，还能便利施工，并且干燥时间短、能耗小。当所用的水量超过一定数值，如干淀粉、滑石粉混合后，加入较多的水，混合物能够流动，此时的胶粘效果较差，其不能粘附于瓷砖的光滑表面。较合适的水用量是：当用来粘合较大尺寸的物体，如尺寸长度或者半径超过10毫米的物体时，胶粘的方法是先用水来润湿被粘物体，水的用量能够使被粘物体表面润湿即可，水的用量不能使被粘物或者水与被粘物的混合物发生流动；当被粘物为粉体材料时，胶粘的方法是先将干淀粉与粉体物混合均匀，然后再加入水混合，加入的水的量不能造成混合物发生液体样流动。即干淀粉仅适用于有形状态下的胶粘。

3、功能剂的加入可以提高干淀粉胶的综合性能。

如干淀粉固体胶中加入适量氢氧化钠、氢氧化钙，既可以防止干淀粉胶的胶合体发霉、虫蛀，又可以使尺寸较厚的胶合体内部粘接强度不因长时间的持有水分而降低；加入石膏粉可以提高胶合体的硬化速度，加入水泥可以提高胶合体的硬度、防水性；加入适量明矾可以对粘接强度稍有提高；等等。功能剂加入的方式是：如果功能剂是粉体，可以直接混入到干淀粉中，也可以先溶解于水中；如果是块体，要溶解于水中进行加入；如果是液体，该功能剂则只能加入到书水中，且该功能剂能够溶解于水。加入的量根据胶合体的具体要求。

有益效果：

当干淀粉用作固体胶粘剂时，会具有意想不到的功能和效果：

首先，现有技术中，尚未发现淀粉或者改性淀粉能够直接用作固体胶粘剂。

如前所述，现有技术中淀粉胶粘剂的外在呈现形式是液体胶，溶剂以水为主。其使用方法为先淀粉与溶剂(主要是水)混合均匀，有的技术中还需要加热，使淀粉糊化，形成可流动的液体胶，液体胶对被粘物进行粘接。而本发明中，干淀粉是以固体或者半固体的形式对被粘物进行粘接，由于干淀粉的特殊属性，干淀粉与水无法形成能够流动的液体胶。

其次，干淀粉胶粘剂的粘结力大，粘接强度高。

但是由于淀粉本身的结构属性，现有淀粉胶普遍存在粘接强度不高，一般情况下，现有淀粉胶的粘接强度都较小，因而其应用场合受到限制，只能适用于对粘合强度要求不高的场合。而当干淀粉用作胶合板的粘接中，粘接强度达到甚至超过15MPa.

再者，干淀粉胶粘剂的原料全部来源于可再生的生物质材料，不含有对人体有害的甲醛等物质，与环境和生物体的相容性好，环保健康。

再者，干淀粉胶可适用于的微粉粘接的场合，具有更广阔的的适用范围。

再者，干淀粉的施胶工艺简单且不同于现有淀粉胶的使用。干淀粉可以喷雾的形式进行施胶。最后，干淀粉胶还具有成本低的优点。

与现有酚醛胶、脲醛胶相比，干淀粉胶的成本仅为其成本的二分之一。

附图说明：

图1为干淀粉与普通淀粉分别与放入水中的现象。

(a)为普通淀粉放入水中的现象；

(b)为干淀粉放入水中的现象；

(c)二者的对比情况。

图2为干淀粉与水结合成胶的现象。

图3为干淀粉能够喷洒的现象。

最佳实施方式

实施例1

人造木质胶合板的制备

原料：1MM厚的杨树片材；水分含量为3％、淀粉颗粒粒度为500目的干淀粉；水若干。先用水喷雾器向片材的两表面喷雾，以片材表面润湿、或者喷水后等待表面不再有流动水分为准；再用干淀粉喷洒器向润湿的片材一个表面喷洒一层干淀粉，喷洒的量以干淀粉能够粘附于表面，平铺放置，带有干淀粉的表面朝上；按照前述同样的方式向第二个片材上喷洒水和干淀粉，然后将第二个片材放置在第一个片材之上，第二个片材未喷干淀粉的表面与第一个片材带有干淀粉的表面接触；依次处理第三、四......八个片材；第九个片材只在一个表面喷水，然后放到第八个片材上，喷水的表面与第八个带有干淀粉的表面接触。得到初胶合板。将初胶合板放置于第一施压机中先加压，压力为1MPa，施压后再进入第二施压机，第二施压机能够在施压的同时进行加热，施加压力为1.2MPa，加热温度为110℃。从第二施压机中将初胶合板取出后，再放入干燥室继续干燥，干燥室的干燥温度为70℃。干燥24小时，得到人造木质胶合板。

经测量，该胶合板的胶合强度为9.3MPa。该人造木质胶合板不含有甲醛，可作为环保材料用于家装。

实施例2

竹纤维板的制备

原料：粒径为0.1--2mm的竹粉，水分含量为3％、淀粉颗粒粒度为200目的干淀粉；水若干，氢氧化钠。

先将氢氧化钠溶解于水，形成氢氧化钠溶液，溶液的pH值为13.

在一双螺旋搅拌器中将干淀粉与竹粉混合，得到一次混合料；干淀粉与竹粉的质量比为1∶20，一次混合料再通入另一个双螺旋搅拌机，搅拌机上方设置有水喷洒器，搅拌机在搅动一次混合料的同时，水喷洒器向一次混合料中喷入氢氧化钠溶液，喷入量能够使料的水分含量达到18-25％，得到二次混合料。将二次混合料平铺于成型机中，成型机能够对二次混合料进行加压，压力为1.2MPa，得到初级板，将初级板再放入热压机中继续加压并加热，压力为1.1MPa，加热温度为120℃，完成后，得到竹纤维板。

经测量，该胶合板的胶合强度为13.5MPa。并且竹纤维板不含有甲醛，可作为环保材料进行使用。

实施例3

粉煤灰块的制备

原料：某电厂产生的粉煤灰，粒径在1～100μm之间；水分含量为3％、淀粉颗粒粒度为600目的干淀粉；水。

将粉煤灰与干淀粉相混合，干淀粉与粉煤灰的质量比为1∶00，得到一次混合料；将一次混合料与水再混合，水与一次混合料的质量比为1∶6，得到二次混合料。将二次混合料放入成型机中，成型机的压力为2MPa，得到粉煤灰块；干燥粉煤灰块，得到成品粉煤灰块。

成品粉煤灰块的破碎率为0，经测量，粉煤灰块的抗压强度为97MPa。

粉煤灰是钢厂、电厂等高耗煤企业产生的细微固体颗粒物，是雾霾产生的重要原因，但因为粉煤灰质量轻、粒径极小，因而其在运输、储存以及再利用方面及其困难。本实施例的方法可以提供防止由粉煤灰产生的粉尘污染、粉煤灰的再利用解决方案。

本实施例同样适用于开矿以及其他工业过程中产生粉尘的处理，如由粉煤来制备粉煤块等。

实施例4

瓷砖背胶

某电厂产生的粉煤灰，粒径在1～100μm之间；水分含量为3％、淀粉颗粒粒度为300目的干淀粉。

将干淀粉与粉煤灰相混合，干淀粉与粉煤灰的质量比为1∶30，装袋，得到瓷砖背胶。

将适量水与瓷砖背胶混合，得到湿态瓷砖背胶，水的加入量为能够将湿态瓷砖背胶涂抹于瓷砖背面，并且湿态瓷砖背胶不能够自主流动。将瓷砖贴附与墙面。干燥后测得瓷砖的粘接强度为2.4MPa。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，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、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种干淀粉的应用，其特征在于，干淀粉用作固体胶粘剂。

2.根据权利要求1所述的干淀粉的应用，其特征在于，干淀粉用作胶合板材固体胶粘剂。

3.根据权利要求2所述的干淀粉的应用的应用方法，步骤是，先将待粘接的板材原料表面润湿，再将干淀粉均匀喷洒于润湿的板材原料表面，表面水分与干淀粉形成粘合胶，将被粘板材原料合并并施压成型，干燥后，得到干淀粉胶合板材。

4.一种干淀粉胶合板材，其特征在于，根据权利要求3应用方法得到。

5.根据权利要求1所述的干淀粉的应用，其特征在于，干淀粉用作粉料的固体胶粘剂。

6.根据权利要求5所述的干淀粉的应用的应用方法，步骤是，先将粉状的被粘材料与干淀粉混合均匀，然后加入水分并搅拌，得到湿态混合物，其中，加入水分的量能够保证湿态混合物在非流动态下能够成型，成型并干燥湿态混合物，得到干淀粉粘合成型材料。

7.一种干淀粉粘合成型材料，其特征在于，根据权利要求5所述方法得到。

8.一种根据权利要求5所述的干淀粉的应用所得到的的工程用产品，其特征在于，工程用产品由粉料与干淀粉混合后得到，干淀粉与粉料的质量比为1∶10-300。

9.根据权利要求1、2、5所述的干淀粉的应用及3、6的任一使用方法及其得到产品，其中干淀粉的平均粒径大于100目。

10.根据权利要求1、2、5所述的干淀粉的应用及3、6的任一使用方法及其得到产品，其中还加入胶粘功能剂。