一种热固性氧化改性木薯淀粉胶粘剂及其制备方法与流程

本发明属于木材胶粘剂
技术领域：
，具体涉及一种木薯淀粉胶粘剂及其制备方法。
背景技术：
：目前木材工业中普遍使用的胶粘剂均为合成高分子胶粘剂，其原料均来自于不可再生的石化资源。随着石化资源的逐渐枯竭和人们环保意识的日益增强，开发可再生、绿色环保的木材胶粘剂已成为木材工业的迫切需求。淀粉是一类价格低廉、来源广泛、绿色环保的天然高分子材料，具有无毒、无污染等特点。如果用淀粉部分或者全部取代石化资源合成的高分子材料，应用于木材胶粘剂，将会对胶粘剂行业和淀粉行业起到重大的促进作用。因此，近年来，淀粉类胶粘剂作为一类绿色环境友好型胶粘剂已经不断被广大学者所关注。木薯淀粉由于其支链淀粉含量高、初粘度大等特性在胶粘剂生产领域具有很大优势。氧化改性是制备改性木薯淀粉胶粘剂最常用的手段，氧化后，淀粉分子中大量的亲水型基团羟基转变成羧基或是羰基，更易于反应，同时大分子链断裂，流动性变好。制备氧化木薯淀粉胶粘剂的常用氧化剂有KMnO4、H2O2以及NaClO。NaClO的氧化主要发生在淀粉分子中C2、C3的仲羟基上，与其他氧化剂相比，NaClO氧化不仅发生在淀粉中的无定形区，而且还渗透到分子内部，氧化效果较好，遂选其作为氧化剂。目前氧化改性淀粉胶粘剂的制备工艺比较繁琐，且成本较高，所得胶粘剂的性能也较差，不能满足胶合板应用要求。因此制备工艺简单、成本低、性能优良的胶粘剂变得十分必要。技术实现要素：为了克服现有技术中的不足并有效改善胶合板的耐水性能，本发明提供了一种反应时间短、操作简单、适合于工业化应用的热固性氧化改性木薯淀粉胶粘剂及其制备方法。本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种热固性氧化改性木薯淀粉胶粘剂，以重量份数计，由40～50重量份氧化改性木薯淀粉胶粘剂、3～5重量份面粉、4～6重量份异氰酸酯、3～5重量份羧基丁腈胶乳制备而成，其中：所述氧化改性木薯淀粉胶粘剂由5.6～8份PVA、70～100份木薯淀粉、2～5份SDS、5～15份NaClO制备而成。一种上述热固性氧化改性木薯淀粉胶粘剂的制备方法，包括如下步骤：(1)向PVA溶液中加入木薯淀粉乳，搅拌均匀，待升温至30～50℃，加入NaOH溶液调节体系pH为弱碱性，加入SDS溶液，乳化0.5～1小时。(2)滴加NaOH溶液，调节体系pH为9～11，滴加氧化剂NaClO，氧化反应后出料，即得氧化改性木薯淀粉胶粘剂。(3)取以上制备的氧化改性木薯淀粉胶粘剂，加入面粉、异氰酸酯以及羧基丁腈胶乳，搅拌均匀得到热固性氧化改性淀粉胶粘剂。本发明中，所述PVA为RS-2117、RS-1717、RS-1788或RS-1799。本发明中，所述PVA溶液的浓度为10～20wt％。本发明中，所述木薯淀粉乳的浓度为35～45wt％。本发明中，所述氧化反应温度为40～50℃，时间为40min～2h。本发明中，所述热固性氧化改性木薯淀粉胶粘剂使用时，在胶合板施胶时加入面粉、异氰酸酯以及羧基丁腈胶乳，分别在预压机和热压机下组坯。本发明采用NaClO氧化改性木薯淀粉胶粘剂，淀粉的大分子链被破坏，流动性变好，且降低了回升重聚。加入PVA作为连续相，可以包裹住淀粉颗粒，起到保护增稠的作用，加入SDS乳化，使淀粉胶液体系混合更均匀，延缓分层。施胶时加入异氰酸酯作为交联剂以及固化剂，并加入羧基丁腈胶乳与淀粉胶共混，这两种物质都含有不饱和基团，反应活性高，在高温与压力下会与淀粉以及板材中的活性基团发生剧烈的反应，形成牢固的化学键，提高胶合强度。此方法工艺简单，耗时短，成本低，且所制备淀粉胶粘剂的性能优良。采用该方法可有效提高淀粉胶粘剂的胶合强度以及耐水性能。氧化木薯淀粉反应过程的化学方程式如下所示：与现有技术相比，本发明具有以下优点：(1)本发明所制得的木薯淀粉胶粘剂透明度高，粘度适中，利于稳定储存。(2)本发明制得的木薯淀粉胶粘剂制备工艺简单易操作，耗时短。(3)本发明制得的木薯淀粉胶粘剂耐水性能优良，胶合强度显著提升(4)本发明制备反应温度低，后处理工序简单，大大降低了氧化改性木薯淀粉胶粘剂的生产工艺难度，易于实现工业化生产。具体实施方式下面结合实施例对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。实施例1本实施例提供了一种热固性氧化改性木薯淀粉胶粘剂的制备方法，具体步骤如下：(1)将6.4重量份的PVA(RS-1717)溶于36.3重量份的去离子水中配成15wt％的溶液，置于带有搅拌器的反应釜中，升温至90℃至PVA溶解，然后降温至40℃。(2)将80重量份的木薯淀粉溶于124.5重量份的去离子水中，配成39.1wt％的淀粉乳，加入到步骤(1)所配置的PVA溶液中，待反应釜水温升至40℃，滴加NaOH溶液调节体系pH＝8，然后加入20.2重量份10wt％的SDS溶液，保温30min。(3)滴加NaOH溶液调节体系pH＝9，然后滴加5重量份的NaClO溶液，30min滴加完成，该过程通过滴加HCl溶液调节体系pH为9，滴加完成后保温40min，出料即得氧化改性木薯淀粉胶粘剂。(4)取45重量份以上制备的氧化改性木薯淀粉胶粘剂，加入4.5重量份的面粉，5.4重量份的异氰酸酯以及4重量份羧基丁腈胶乳，搅拌均匀得到热固性氧化改性木薯淀粉胶粘剂。将本实施例得到的热固性氧化改性木薯淀粉胶粘剂进行检测以及胶合板压制，其结果如表1所示。实施例2本实施例提供了一种热固性氧化改性木薯淀粉胶粘剂的制备方法，具体步骤如下：(1)将7.2重量份的PVA(RS-1717)溶于40.9重量份的去离子水中配成15wt％的溶液，置于带有搅拌器的反应釜中，升温至90℃至PVA溶解，然后降温至40℃。(2)将90重量份的木薯淀粉溶于139.6重量份的去离子水中，配成39.2wt％的淀粉乳，加入到步骤(1)所配置的PVA溶液中，待反应釜水温升至40℃，滴加NaOH溶液调整体系pH＝8.2，然后加入35.1重量份、10wt％的SDS溶液，保温30min。(3)滴加NaOH溶液调节体系pH＝10，然后滴加10重量份的NaClO溶液，30min滴加完成，该过程通过滴加HCl溶液调节体系pH为10，滴加完成后保温2h，出料即得氧化改性木薯淀粉胶粘剂。(4)取45重量份以上制备的氧化改性木薯淀粉胶粘剂，加入4.5重量份的面粉，5.4重量份的异氰酸酯以及4重量份的羧基丁腈胶乳，搅拌均匀得到热固性氧化改性木薯淀粉胶粘剂。将本实施例得到的热固性氧化改性木薯淀粉胶粘剂进行检测以及胶合板压制，其结果如表1所示。实施例3本实施例提供了一种热固性氧化改性木薯淀粉胶粘剂的制备方法，具体步骤如下：(1)将8重量份的PVA(RS-1717)溶于45.7重量份的去离子水中配成15wt％的溶液，置于带有搅拌器的反应釜中，升温至90℃至PVA溶解，然后降温至40℃。(2)将100重量份的木薯淀粉溶于155重量份的去例子水中，配成39.2wt％的淀粉乳，加入到步骤(1)所配置的PVA溶液中，待反应釜水温升至40℃，滴加NaOH溶液调节体系pH＝7.97，然后加入50重量份、10wt％的SDS溶液，保温30min。(3)滴加NaOH溶液调节体系pH＝11，加15重量份的NaClO溶液，30min滴加完成，该过程通过滴加HCl溶液调节体系pH为11，滴加完成后保温1.5h，出料即得氧化改性木薯淀粉胶粘剂。(4)取45重量份以上制备的氧化改性木薯淀粉胶粘剂，加入4.5重量份的面粉，5.4重量份的异氰酸酯以及加入4重量份的羧基丁腈胶乳，搅拌均匀得到热固性氧化改性木薯淀粉胶粘剂。将本实施例得到的热固性氧化改性木薯淀粉胶粘剂进行检测以及胶合板压制，其结果如表1所示。表1热固性氧化改性木薯淀粉胶粘剂的性能测试名称固体含量(％)粘度(mPa·s)湿状胶合强度(MPa)实施例1的胶粘剂28.4234.50.89实施例2的胶粘剂22.67104.50.97实施例3的胶粘剂22.6211.51.10以上测试中，所制备的氧化改性木薯淀粉胶粘剂粘度以及固体含量的测试参照GBT-14074-2006《木材胶粘剂及其树脂检验方法》，湿状胶合强度参照GB/T9846-88《胶合板强度的测定》，将表1中的胶粘剂压制的胶合板浸入(63±3)℃的水中浸泡3h，在湿态下测试试件拉伸剪切强度。实施例4本实施例与实施例1-3不同的是：所述PVA为RS-2117。实施例5本实施例与实施例1-3不同的是：所述PVA为1788。实施例6本实施例与实施例1-5不同的是：所述PVA溶液的浓度为12wt％，淀粉乳的浓度为36wt％。实施例7本实施例与实施例1-5不同的是：所述PVA溶液的浓度为18wt％，淀粉乳的浓度为42wt％。实施例8本实施例与实施例1-7不同的是：所述热固性氧化改性木薯淀粉胶粘剂由42重量份氧化改性淀粉胶粘剂、3.5重量份面粉、4.5重量份异氰酸酯、3.5重量份羧基丁腈胶乳制备而成。实施例9本实施例与实施例1-7不同的是：所述热固性氧化改性木薯淀粉胶粘剂由48重量份氧化改性淀粉胶粘剂、4.0重量份面粉、5.0重量份异氰酸酯、4.5重量份羧基丁腈胶乳制备而成。当前第1页1 2 3