專利名稱：一種淀粉基木材膠粘劑及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
一種淀粉基木材膠粘劑及其制備方法和應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域
一種淀粉基木材膠粘劑及其制備方法和應(yīng)用，屬于膠粘劑制備技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景
淀粉具有可再生性、無污染、成本低、可生物降解，淀粉用于瓦楞紙等的粘接已經(jīng) 具有一定的歷史，并已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的生產(chǎn)。傳統(tǒng)的淀粉膠存在干燥速度慢、粘接強(qiáng)度低、耐 水性差、顏色發(fā)黃等缺點(diǎn)，限制了其在木材膠粘劑中的應(yīng)用。中國專利CN1687279A“一種木 材用淀粉膠的制備方法”中提出了一種采用淀粉為主要原料，進(jìn)行酸解、氧化、接枝共聚改 性處理，最后添加一定的助劑制備淀粉膠的工藝。該工藝制備出的淀粉膠具有成本低廉、環(huán) 保等優(yōu)點(diǎn)，淀粉膠的粘接強(qiáng)度達(dá)到了國家標(biāo)準(zhǔn)，但是其外觀、粘接強(qiáng)度、耐水性還有待改善， 以期得到工業(yè)化的應(yīng)用。本發(fā)明在中國專利CN1687279A的制備工藝基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，主 要包括添加乳化劑改善膠粘劑的貯藏穩(wěn)定性和采用丙烯酸丁酯進(jìn)行共聚提高粘結(jié)強(qiáng)度，可 制備出外觀乳白有光澤、流動性好、粘結(jié)性強(qiáng)、貯藏穩(wěn)定性好的淀粉基木材膠粘劑。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種外觀乳白色有光澤、粘結(jié)性強(qiáng)、貯藏穩(wěn)定性好的淀粉基 木材膠粘劑。
所述淀粉基木材膠粘劑以重量計(jì)的基本配方列表為淀粉IOOg過硫酸銨l-2g乳化劑l-3g醋酸乙烯酯80-110g丙烯酸丁酯10-14g聚乙烯醇10-20g尿素10-20g增塑劑5-10g磷酸三丁酯2-4g所述淀粉為玉米淀粉、蠟質(zhì)玉米淀粉、木薯淀粉、馬鈴薯淀粉或小麥淀粉中的一種或其組合。
所述淀粉用水配制成質(zhì)量濃度為25 g/100g 40 g/100g的淀粉乳。
所述聚乙烯醇用水配置為質(zhì)量濃度10 g/100g的溶液。
所述聚乙烯醇的型號可以選用1799，2499，2099或1788。
所述乳化劑可以選用陽離子乳化劑、陰離子乳化劑及非離子乳化劑。
所述乳化劑優(yōu)選OP、0P-10及十二烷基硫酸鈉之中任一一種。
所述增塑劑為甘油或鄰苯二甲酸酯類。
該淀粉基木材膠粘劑的各項(xiàng)性能都優(yōu)于普通工藝制備的淀粉基木材膠粘劑，尤其是貯藏穩(wěn)定性得到了很大的提高，而該膠粘劑的成本卻低于普通白乳膠，能廣泛的應(yīng)用于 木材裝飾、木材加工、人造板等方面。
本發(fā)明還要解決的技術(shù)問題是提供一種上述淀粉基木材膠粘劑的制備方法。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案為淀粉酸解糊化預(yù)處理后與乳化劑和 聚乙烯醇混合，再分別與醋酸乙烯酯和丙烯酸丁酯共聚改性，降溫后添加助劑，最終得到一 種性能優(yōu)良的木材用淀粉膠粘劑。
所述改性工藝為包括如下步驟(1)以淀粉為原料，配制成質(zhì)量濃度為25g/100g 40 g/100g的淀粉乳；(2)加入鹽酸酸解60°C條件下酸解40mirT60 min后用低濃度的氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH至 4 5. 5 ；(3)升溫至80°C 90°C糊化30mirTeO min，降溫至60°C后，加入引發(fā)劑過硫酸銨、乳化 劑、保護(hù)膠體聚乙烯醇，并充分?jǐn)嚢瑁?4)緩慢滴加醋酸乙烯酯，控制接枝溫度在65-75°C溫度下反應(yīng)》T3h ；(5)在醋酸乙烯酯反應(yīng)滴加結(jié)束后，緩慢滴加占淀粉干基質(zhì)量109Γ14%的丙烯酸丁酯， 反應(yīng)時間lh l. 5h ；(6)將共聚改性后的反應(yīng)液中和至中性，升溫75°C 90°C保溫20mirT40min后降溫至 50°C，加入尿素、甘油或鄰苯二甲酸酯類以及磷酸三丁酯，混合均勻后，降溫出料，包裝得成 品淀粉基木材膠粘劑。
所述改性工藝在攪拌條件下進(jìn)行。
其中加入聚乙烯醇以提高膠粘劑的初粘性并起到保護(hù)膠體的作用，加入稀釋劑尿 素以改善膠粘劑的流動性，加入甘油或鄰苯二甲酸酯類為增塑劑；加入磷酸三丁酯為消泡 劑。
在聚合反應(yīng)前添加乳化劑，使乳液通過膠束成核而聚合，乳化劑分散較好，幾乎能 覆蓋所有乳膠粒子，使聚合反應(yīng)更好的進(jìn)行。此外，乳化劑還可提高單體的轉(zhuǎn)化率，從而提 高了膠粘劑的粘結(jié)強(qiáng)度。淀粉膠粘劑因?yàn)楹写罅康矸郏矸壑写罅看嬖诘臍滏I是引起淀 粉膠粘劑失穩(wěn)的主要原因，而乳化劑具有氫鍵破壞的作用，且這種氫鍵破壞劑又可以均勻 地分散在粒子表面，能夠非常有效的破壞淀粉粒子間的氫鍵作用，使得膠粘劑的貯藏穩(wěn)定 性得到了很大的提高。
本發(fā)明制備的淀粉基木材膠粘劑同現(xiàn)有的淀粉膠相比，外觀、粘結(jié)強(qiáng)度都得到了 提高，尤其是貯藏穩(wěn)定性提高得特別明顯，綜合性能更加接近于白乳膠，并保持了現(xiàn)有淀粉 膠成本低廉、環(huán)保等特點(diǎn)；由于制備過程中添加了乳化劑，提高了接枝共聚反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率， 同時提高了淀粉膠粘劑的貯藏穩(wěn)定性；由于制備過程中采用兩種單體對淀粉進(jìn)行接枝共聚 改性，有效的提高了淀粉膠的粘結(jié)強(qiáng)度。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1配方(以質(zhì)量計(jì))玉米淀粉IOOg過硫酸銨1 g乳化劑0P-10Ig聚乙烯醇尿素醋酸乙烯酯 丙烯酸丁酯10 g素油酸 尿甘磷匕曰酉 丁▲ . ι實(shí)施例2 配方(以質(zhì)量計(jì))蠟質(zhì)玉米淀粉 過硫酸銨乳化劑十二烷基硫酸鈉 醋酸乙烯酯 丙烯酸丁酯 聚乙烯醇尿素實(shí)施例3 配方(以質(zhì)量計(jì))-ι - - ι苯酸 B.令^酸酯甲丁 .1匕曰S酉O 甲2 一 一木薯淀粉 過硫酸銨 乳化劑OP 醋酸乙烯酯 丙烯酸丁酯 聚乙烯醇-ι - - ι苯酸 B.令^酸酯甲丁 .1匕曰S酉 5 甲1 一 一80 g 10 g10 g 5 g 2 g100 g 2 g3g 110 g14g 20 g10 g4g100 g 1.5 g 2 g 100 g 12 g15g7 g 3 g實(shí)施例4原料配方同實(shí)施例1將玉米淀粉配制成質(zhì)量濃度為25 g/100g的淀粉乳，以鹽酸為催化劑，在60°C反應(yīng) 60min，調(diào)pH為5，升溫到85°C糊化30min，降溫至60°C，以過硫酸銨為引發(fā)劑，以0P-10為 乳化劑，添加聚乙烯醇用于保護(hù)膠體，緩慢滴加醋酸乙烯酯，2 h滴加完后繼續(xù)滴加丙烯酸 丁酯，滴加時間為1.證，調(diào)PH至中性，80V保溫30min后降溫至50°C，加入尿素、甘油、磷酸 三丁酯等助劑，混合均勻后，降溫出料，包裝、密封、得成品。所得產(chǎn)品外觀乳白有光澤，流動 性較好，干強(qiáng)度為8. 12Mpa，濕強(qiáng)度為2. 20Mpa，貯藏穩(wěn)定性較好，能在4°C冰箱中存放2個月 以上。
實(shí)施例5原料配方同實(shí)施例2將蠟質(zhì)玉米淀粉配制成質(zhì)量濃度為40 g/100g的淀粉乳，以鹽酸為催化劑，在60°C反 應(yīng)60min，調(diào)pH為5. 5，升溫到90°C糊化50min，降溫至60°C，以過硫酸銨為引發(fā)劑，以十二烷基硫酸鈉為乳化劑，添加聚乙烯醇用于保護(hù)膠體，緩慢滴加醋酸乙烯酯，3 h滴加完后繼 續(xù)滴加丙烯酸丁酯，滴加時間為lh，調(diào)pH至中性，80 V保溫30min后降溫至50 V，加入尿 素、甘油、磷酸三丁酯等助劑，混合均勻后，降溫出料，包裝、密封、得成品。所得產(chǎn)品外觀乳 白有光澤，流動性較好，干強(qiáng)度為8. 43Mpa，濕強(qiáng)度為2. 89Mpa，貯藏穩(wěn)定性較好，能在4°C冰 箱中存放2個月左右。
實(shí)施例6本實(shí)例給出添加乳化劑和未添加乳化劑所制得的淀粉基木材膠粘劑的主要性能比較 原料配方同實(shí)施例3添加乳化劑工藝將木薯淀粉配制成質(zhì)量濃度為30g/100g的淀粉乳，以鹽酸為催化 劑，在60°C反應(yīng)50min，調(diào)pH為5. 5，升溫到80°C糊化60min，降溫至60°C，以過硫酸銨為引 發(fā)劑，以O(shè)P為乳化劑，添加聚乙烯醇用于保護(hù)膠體，緩慢滴加醋酸乙烯酯，2. 5h滴加完后繼 續(xù)滴加丙烯酸丁酯，滴加時間為1.證，調(diào)pH至中性，85 °C保溫30min后降溫至50 V，加入尿 素、鄰苯二甲酸二甲酯、磷酸三丁酯等助劑，混合均勻后，降溫出料，包裝、密封、得成品。
未添加乳化劑工藝糊化降溫至60°C后不加入乳化劑進(jìn)行接枝共聚反應(yīng)，其他工 藝流程相同。
表1添加乳化劑工藝及未添加乳化劑工藝所制得膠粘劑性能比較
權(quán)利要求
1. 一種淀粉基木材膠粘劑，其原料及配比如下淀粉IOOg過硫酸銨1-2 g乳化劑1-3 g醋酸乙烯酯80-110丙烯酸丁酯10-14 聚乙烯醇10-20 尿素10-20 增塑劑5-10 g磷酸三丁酯2-4 g所述木材用淀粉膠粘劑配比以重量計(jì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膠粘劑，其特征在于所述淀粉為玉米淀粉、蠟質(zhì)玉米淀粉、木 薯淀粉、馬鈴薯淀粉或小麥淀粉的任一一種或其組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膠粘劑，其特征在于所述乳化劑為OP、0P-10或十二烷基硫 酸鈉之中任一一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膠粘劑，其特征在于所述聚乙烯醇的型號為1799，2499，2099 或1788中任——種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膠粘劑，其特征在于所述增塑劑為甘油或鄰苯二甲酸酯類。
6.一種權(quán)利要求1所述膠粘劑的制備方法，其特征在于淀粉經(jīng)酸解、糊化預(yù)處理后， 在接枝共聚前預(yù)先加入乳化劑，再采用醋酸乙烯酯和丙烯酸丁酯兩種單體進(jìn)行接枝共聚改 性。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于包括如下步驟(1)以淀粉為原料，配制成質(zhì)量濃度為25g/100g 40 g/100g的淀粉乳；(2)加入鹽酸酸解60°C條件下酸解40mirT60 min后用低濃度的氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH至 4 5. 5 ；(3)升溫至80°C 90°C糊化30mirTeO min，降溫至60°C后，加入引發(fā)劑過硫酸銨、乳化 劑、聚乙烯醇，并充分?jǐn)嚢瑁?4)緩慢滴加醋酸乙烯酯，控制接枝溫度在65-75°C溫度下反應(yīng)》T3h ；(5)在醋酸乙烯酯反應(yīng)滴加結(jié)束后，緩慢滴加占淀粉干基質(zhì)量109Γ14%的丙烯酸丁酯， 反應(yīng)時間lh l. 5h ；(6)將共聚改性后的反應(yīng)液中和至中性，升溫75°C 90°C保溫20mirT40min后降溫至 50°C，加入尿素、增塑劑以及磷酸三丁酯，混合均勻后，降溫出料，包裝得成品淀粉基木材膠 粘劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的方法，其特征在于所述乳化劑為OP、0P-10或十二烷基 硫酸鈉之中任一一種。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的方法，其特征在于所述改性工藝在攪拌條件下進(jìn)行。
10.一種權(quán)利要求1所述膠粘劑的應(yīng)用，其特征是應(yīng)用于木材的裝飾、人造板、膠合板 的粘接。
全文摘要
一種淀粉基木材膠粘劑及其制備方法和應(yīng)用，屬于膠粘劑的制備技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明是以淀粉為主要原料，酸解糊化預(yù)處理后，在添加乳化劑的條件下采用醋酸乙烯酯和丙烯酸丁酯兩種單體對淀粉進(jìn)行接枝共聚改性，降溫后添加助劑，最終得到一種性能優(yōu)良的木材用淀粉膠粘劑。本發(fā)明制備的膠粘劑具有貯藏穩(wěn)定性好、粘接強(qiáng)度高、顏色乳白有光澤等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于木材的裝飾，人造板、膠合板的粘接。
文檔編號C08F251/00GK102031078SQ20101056852
公開日2011年4月27日 申請日期2010年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月1日
發(fā)明者李兆豐, 洪雁, 王輝, 程力, 顧正彪 申請人:江南大學(xué)