CN102031078A - 一种淀粉基木材胶粘剂及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

一种淀粉基木材胶粘剂及其制备方法和应用，属于胶粘剂的制备技术领域。本发明是以淀粉为主要原料，酸解糊化预处理后，在添加乳化剂的条件下采用醋酸乙烯酯和丙烯酸丁酯两种单体对淀粉进行接枝共聚改性，降温后添加助剂，最终得到一种性能优良的木材用淀粉胶粘剂。本发明制备的胶粘剂具有贮藏稳定性好、粘接强度高、颜色乳白有光泽等优点，可广泛应用于木材的装饰，人造板、胶合板的粘接。

Description

一种淀粉基木材胶粘剂及其制备方法和应用

技术领域

一种淀粉基木材胶粘剂及其制备方法和应用，属于胶粘剂制备技术领域。

背景技术

淀粉具有可再生性、无污染、成本低、可生物降解，淀粉用于瓦楞纸等的粘接已经具有一定的历史，并已实现工业化的生产。传统的淀粉胶存在干燥速度慢、粘接强度低、耐水性差、颜色发黄等缺点，限制了其在木材胶粘剂中的应用。中国专利CN1687279A“一种木材用淀粉胶的制备方法”中提出了一种采用淀粉为主要原料，进行酸解、氧化、接枝共聚改性处理，最后添加一定的助剂制备淀粉胶的工艺。该工艺制备出的淀粉胶具有成本低廉、环保等优点，淀粉胶的粘接强度达到了国家标准，但是其外观、粘接强度、耐水性还有待改善，以期得到工业化的应用。本发明在中国专利CN1687279A的制备工艺基础上进行了改进，主要包括添加乳化剂改善胶粘剂的贮藏稳定性和采用丙烯酸丁酯进行共聚提高粘结强度，可制备出外观乳白有光泽、流动性好、粘结性强、贮藏稳定性好的淀粉基木材胶粘剂。

发明内容

本发明的目的是提供一种外观乳白色有光泽、粘结性强、贮藏稳定性好的淀粉基木材胶粘剂。

所述淀粉基木材胶粘剂以重量计的基本配方列表为：

淀粉                     100g

          过硫酸铵                 1-2g

          乳化剂                   1-3g

          醋酸乙烯酯               80-110g

          丙烯酸丁酯               10-14g

          聚乙烯醇                 10-20g

          尿素                     10-20g

          增塑剂                   5-10g

          磷酸三丁酯               2-4g

所述淀粉为玉米淀粉、蜡质玉米淀粉、木薯淀粉、马铃薯淀粉或小麦淀粉中的一种或其组合。

所述淀粉用水配制成质量浓度为25 g/100g~40 g/100g的淀粉乳。

所述聚乙烯醇用水配置为质量浓度10 g/100g的溶液。

所述聚乙烯醇的型号可以选用1799，2499，2099或1788。

所述乳化剂可以选用阳离子乳化剂、阴离子乳化剂及非离子乳化剂。

所述乳化剂优选OP、OP-10及十二烷基硫酸钠之中任一一种。

所述增塑剂为甘油或邻苯二甲酸酯类。

该淀粉基木材胶粘剂的各项性能都优于普通工艺制备的淀粉基木材胶粘剂，尤其是贮藏稳定性得到了很大的提高，而该胶粘剂的成本却低于普通白乳胶，能广泛的应用于木材装饰、木材加工、人造板等方面。

本发明还要解决的技术问题是提供一种上述淀粉基木材胶粘剂的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：淀粉酸解糊化预处理后与乳化剂和聚乙烯醇混合，再分别与醋酸乙烯酯和丙烯酸丁酯共聚改性，降温后添加助剂，最终得到一种性能优良的木材用淀粉胶粘剂。

所述改性工艺为包括如下步骤：

（1）以淀粉为原料，配制成质量浓度为25 g/100g~40 g/100g的淀粉乳；

（2）加入盐酸酸解60℃条件下酸解40 min~60 min后用低浓度的氢氧化钠调节pH至4~5.5；

（3）升温至80℃~90℃糊化30 min~60 min，降温至60℃后，加入引发剂过硫酸铵、乳化剂、保护胶体聚乙烯醇，并充分搅拌；

（4）缓慢滴加醋酸乙烯酯，控制接枝温度在65-75 ℃温度下反应2h~3h；

（5）在醋酸乙烯酯反应滴加结束后，缓慢滴加占淀粉干基质量10%~14%的丙烯酸丁酯，反应时间1h~1.5h；

（6）将共聚改性后的反应液中和至中性，升温75℃~90℃保温20min~40min后降温至50℃，加入尿素、甘油或邻苯二甲酸酯类以及磷酸三丁酯，混合均匀后，降温出料，包装得成品淀粉基木材胶粘剂。

所述改性工艺在搅拌条件下进行。

其中加入聚乙烯醇以提高胶粘剂的初粘性并起到保护胶体的作用，加入稀释剂尿素以改善胶粘剂的流动性，加入甘油或邻苯二甲酸酯类为增塑剂；加入磷酸三丁酯为消泡剂。

在聚合反应前添加乳化剂，使乳液通过胶束成核而聚合，乳化剂分散较好，几乎能覆盖所有乳胶粒子，使聚合反应更好的进行。此外，乳化剂还可提高单体的转化率，从而提高了胶粘剂的粘结强度。淀粉胶粘剂因为含有大量淀粉，淀粉中大量存在的氢键是引起淀粉胶粘剂失稳的主要原因，而乳化剂具有氢键破坏的作用，且这种氢键破坏剂又可以均匀地分散在粒子表面，能够非常有效的破坏淀粉粒子间的氢键作用，使得胶粘剂的贮藏稳定性得到了很大的提高。

本发明制备的淀粉基木材胶粘剂同现有的淀粉胶相比，外观、粘结强度都得到了提高，尤其是贮藏稳定性提高得特别明显，综合性能更加接近于白乳胶，并保持了现有淀粉胶成本低廉、环保等特点；由于制备过程中添加了乳化剂，提高了接枝共聚反应的转化率，同时提高了淀粉胶粘剂的贮藏稳定性；由于制备过程中采用两种单体对淀粉进行接枝共聚改性，有效的提高了淀粉胶的粘结强度。

具体实施方式

实施例1

配方（以质量计）：玉米淀粉                    100g

                 过硫酸铵                    1 g

                 乳化剂 OP-10                1 g

                 醋酸乙烯酯                  80 g

                 丙烯酸丁酯                  10 g

聚乙烯醇                    10 g

                 尿素                        10 g

                 甘油                        5 g

                 磷酸三丁酯                  2 g

实施例2

配方（以质量计）：蜡质玉米淀粉                100 g

                 过硫酸铵                    2 g

                 乳化剂十二烷基硫酸钠        3 g

                 醋酸乙烯酯                  110 g

                 丙烯酸丁酯                  14 g

                 聚乙烯醇                    20 g

尿素                        20 g

                 邻苯二甲酸二甲酯            10 g

                 磷酸三丁酯                  4 g

实施例3

配方（以质量计）：木薯淀粉                    100 g

                 过硫酸铵                    1.5 g

                 乳化剂OP                   2 g

                 醋酸乙烯酯                  100 g

                 丙烯酸丁酯                  12 g

                 聚乙烯醇                    15 g

尿素                        15 g

                 邻苯二甲酸二甲酯            7 g

                 磷酸三丁酯                  3 g

实施例4

原料配方同实施例1

将玉米淀粉配制成质量浓度为25 g/100g的淀粉乳，以盐酸为催化剂，在60℃反应60min，调pH为5，升温到85℃糊化30min，降温至60℃，以过硫酸铵为引发剂，以OP-10为乳化剂，添加聚乙烯醇用于保护胶体，缓慢滴加醋酸乙烯酯，2 h滴加完后继续滴加丙烯酸丁酯，滴加时间为1.5h，调pH至中性，80℃保温30min后降温至50℃，加入尿素、甘油、磷酸三丁酯等助剂，混合均匀后，降温出料，包装、密封、得成品。所得产品外观乳白有光泽，流动性较好，干强度为8.12Mpa，湿强度为2.20Mpa，贮藏稳定性较好，能在4℃冰箱中存放2个月以上。

实施例5

原料配方同实施例2

将蜡质玉米淀粉配制成质量浓度为40 g/100g的淀粉乳，以盐酸为催化剂，在60℃反应60min，调pH为5.5，升温到90℃糊化50min，降温至60℃，以过硫酸铵为引发剂，以十二烷基硫酸钠为乳化剂，添加聚乙烯醇用于保护胶体，缓慢滴加醋酸乙烯酯，3 h滴加完后继续滴加丙烯酸丁酯，滴加时间为1h，调pH至中性，80℃保温30min后降温至50℃，加入尿素、甘油、磷酸三丁酯等助剂，混合均匀后，降温出料，包装、密封、得成品。所得产品外观乳白有光泽，流动性较好，干强度为8.43Mpa，湿强度为2.89Mpa，贮藏稳定性较好，能在4℃冰箱中存放2个月左右。

实施例6

本实例给出添加乳化剂和未添加乳化剂所制得的淀粉基木材胶粘剂的主要性能比较

原料配方同实施例3

添加乳化剂工艺：将木薯淀粉配制成质量浓度为30g/100g的淀粉乳，以盐酸为催化剂，在60℃反应50min，调pH为5.5，升温到80℃糊化60min，降温至60℃，以过硫酸铵为引发剂，以OP为乳化剂，添加聚乙烯醇用于保护胶体，缓慢滴加醋酸乙烯酯，2.5h滴加完后继续滴加丙烯酸丁酯，滴加时间为1.5h，调pH至中性，85℃保温30min后降温至50℃，加入尿素、邻苯二甲酸二甲酯、磷酸三丁酯等助剂，混合均匀后，降温出料，包装、密封、得成品。

未添加乳化剂工艺：糊化降温至60℃后不加入乳化剂进行接枝共聚反应，其他工艺流程相同。

表1 添加乳化剂工艺及未添加乳化剂工艺所制得胶粘剂性能比较

方法	干强度	湿强度	4℃冰箱储藏时间
				添加乳化剂工艺	8.29	2.53	2个月以上
未添加乳化剂工艺	7.06	2.21	1个月左右

Claims (10)

1.一种淀粉基木材胶粘剂，其原料及配比如下：          

淀粉                     100g

          过硫酸铵                 1-2 g

          乳化剂                   1-3 g

          醋酸乙烯酯               80-110 g

          丙烯酸丁酯               10-14 g

          聚乙烯醇                 10-20 g

          尿素                     10-20 g

          增塑剂                   5-10 g

          磷酸三丁酯               2-4 g

所述木材用淀粉胶粘剂配比以重量计。

2.根据权利要求1所述的胶粘剂，其特征在于所述淀粉为玉米淀粉、蜡质玉米淀粉、木薯淀粉、马铃薯淀粉或小麦淀粉的任一一种或其组合。

3.根据权利要求1所述的胶粘剂，其特征在于所述乳化剂为OP、OP-10或十二烷基硫酸钠之中任一一种。

4.根据权利要求1所述的胶粘剂，其特征在于所述聚乙烯醇的型号为1799，2499，2099或1788中任一一种。

5.根据权利要求1所述的胶粘剂，其特征在于所述增塑剂为甘油或邻苯二甲酸酯类。

6.一种权利要求1所述胶粘剂的制备方法，其特征在于淀粉经酸解、糊化预处理后，在接枝共聚前预先加入乳化剂，再采用醋酸乙烯酯和丙烯酸丁酯两种单体进行接枝共聚改性。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）以淀粉为原料，配制成质量浓度为25 g/100g~40 g/100g的淀粉乳；

（2）加入盐酸酸解60℃条件下酸解40 min~60 min后用低浓度的氢氧化钠调节pH至4~5.5；

（3）升温至80℃~90℃糊化30 min~60 min，降温至60℃后，加入引发剂过硫酸铵、乳化剂、聚乙烯醇，并充分搅拌；

（4）缓慢滴加醋酸乙烯酯，控制接枝温度在65-75 ℃温度下反应2h~3h；

（5）在醋酸乙烯酯反应滴加结束后，缓慢滴加占淀粉干基质量10%~14%的丙烯酸丁酯，反应时间1h~1.5h；

（6）将共聚改性后的反应液中和至中性，升温75℃~90℃保温20min~40min后降温至50℃，加入尿素、增塑剂以及磷酸三丁酯，混合均匀后，降温出料，包装得成品淀粉基木材胶粘剂。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于所述乳化剂为OP、OP-10或十二烷基硫酸钠之中任一一种。

9.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于所述改性工艺在搅拌条件下进行。

10.一种权利要求1所述胶粘剂的应用，其特征是应用于木材的装饰、人造板、胶合板的粘接。