交联接枝复合改性淀粉胶黏剂的合成与应用

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环保问题一直是我国化工行业中一个很严肃的话题,近年来随着环保型胶黏剂的环保法规日趋完美,我国市场上的“三醛胶”(脲醛树脂胶、酚醛树脂胶、三聚氰胺-甲醛树脂胶)逐渐被无毒环保型的淀粉胶黏剂取代,淀粉之所以能作为胶黏剂是因为淀粉是由能促进淀粉生成糊的支链淀粉和能促进其发生胶凝作用的直链淀粉组成,淀粉胶黏剂之所以能代替“三醛胶”还有一个很重要的原因,就是因为淀粉来源广泛,价廉,环保,可生物降解。但是淀粉胶黏剂本身的耐水性,胶合强度,贮存稳定性等满足不了胶合板,人造板生产上的需要,所以需对淀粉进行改性。本论文是以氧化玉米淀粉为原料,环氧氯丙烷为交联剂,过硫酸铵-亚硫酸氢钠(APS-NaHSO3)为引发剂,丙烯酸丁酯和丙烯酰胺为接枝单体,制得交联接枝复合改性淀粉胶黏剂。首先以环氧氯丙烷为交联剂制备交联改性淀粉,以环氧氯丙烷用量、反应温度、反应时间和pH值为试验因素,以交联改性淀粉的交联度为考核指标,采用L9(34)正交试验法优选出制备交联改性淀粉的最佳方案,研究发现当环氧氯丙烷用量为氧化淀粉的0.1wt%,反应温度为30℃,反应时间为3h,pH值为10时,沉降体积最小,为0.37ml,交联度达到最大。再以丙烯酸丁酯(BA)与丙烯酰胺(AM)为接枝单体,对交联改性淀粉进行接枝,选用反应温度、反应时间、BA与AM用量、引发剂(APS和NaHSO3)用量为实验因素进行正交试验设计,以胶合强度和耐水性为考察指标,采用L9(34)正交试验法选出了接枝的最佳条件,由正交实验得到淀粉接枝共聚的最佳反应条件:反应温度为70℃,反应时间为3.0h,AM与BA(1∶2)用量为7.0wt%,APS与NaHSO3(1∶1)用量为0.7wt%,改性后的淀粉胶合强度和耐水性都得到了很大的提高,胶合强度达到7.85MPa,耐水时间达到50h。最后通过反复试验研究各助剂的最佳添加量为稳定剂PVA添加量为15.0wt%,乳化剂SDS添加量为0.8wt%,消泡剂BYK-024的用量为0.1wt%,填料膨润土用量为8.0wt%,防霉剂苯酚用量为0.20wt%,增塑剂甘油用量为2.0wt%时,耐水性、胶合强度、干燥速率和抗菌性能达到最佳。本文通过现代仪器测试方法对样品进行了表征,用红外验证了接枝单体成功接枝于淀粉分子链上,用扫描电镜发现改性后的淀粉形貌上发生了很大变化,用差示扫描量热法和热重分析发现淀粉改性后的耐热性和热分解稳定性更强。总之,通过交联接枝复合改性研制出来的淀粉胶黏剂的各项性能,如耐水性、胶合强度、贮存稳定性、黏度等均符合生产要求。
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