热固型淀粉基木材胶粘剂的制备与性质研究

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本文以蜡质玉米淀粉为原料,分别采用氧化和酸解的预处理方式,与醋酸乙烯酯等单体进行接枝共聚反应,配合其他助剂制备了淀粉基木材胶粘剂。然后与市售白乳胶进行性质对比,实验结果表明淀粉基胶粘剂的诸多性质与市面上的白乳胶比较接近,甚至优于白乳胶。首先,研究了双醛淀粉的制备工艺和性质,以蜡质玉米淀粉为原料,以高碘酸钠为氧化剂,以产物中的醛基含量为指标,通过单因素试验得到了较优的工艺条件:高碘酸钠与淀粉的物质的量之比1.1:1,反应溶液pH=3.0,反应温度30℃,反应时间2h,淀粉乳浓度为8%,制得的双醛淀粉中醛基含量可达到87.36%。性质研究表明,双醛淀粉的偏光十字随着醛基含量的升高而逐渐消失,双醛淀粉的起糊温度升高,峰值粘度降低,冷糊粘度也极大降低;双醛淀粉的结晶结构逐渐被破坏。其次,研究了蜡质玉米双醛淀粉胶粘剂的制备工艺,以聚乙烯醇(PVA)为保护胶体和乳化剂,以醋酸乙烯酯等物质为反应单体,配合其他助剂制备木材胶粘剂。优化后的工艺条件是:醛基含量为20%,淀粉和接枝单体的质量比为1:2.5,PVA用量为淀粉干基的75%,醋酸乙烯酯(VAc)和丙烯酸乙酯(EA)的配比为4:1,最终得到木材胶粘剂的干强度和湿强度分别是3MPa和2.5MPa。红外图谱和X-衍射图谱表明,淀粉与单体接枝成功,接枝反应产物的结晶结构消失。再次,确定了酸解淀粉胶粘剂的制备工艺条件,采用酸解的预处理方式,在接枝反应前加入聚乙烯醇(PVA),反应中不通N2,选用一定配比的复合单体进行接枝反应,并确定了接枝反应的较优工艺参数:盐酸浓度为2.0mol/L,淀粉乳浓度为20%,引发剂用量为淀粉干基用量的1.2%,保护胶体用量为淀粉干基的40%,混合单体醋酸乙烯酯(VAc)和丙烯酸乙酯(EA)的配比是3:1,接枝反应温度是70℃,以此制备的胶粘剂的干湿剪切强度分别达到4.2MPa和3.6MPa。最后,将淀粉基胶粘剂与市面上的白乳胶进行性质对比。淀粉胶的外观、木材污染性、灰分含量、固形物含量、粘度、稳定性等性质与白乳胶比较接近或优于白乳胶;淀粉胶的热稳定性弱于白乳胶,凝沉性较强;淀粉胶的粒径稍大于白乳胶;三种胶粘剂均属于剪切稀化流体,淀粉胶的剪切稀化特性更加明显。
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