VI改性淀粉胶黏剂的研究概况及展望

改性淀粉的研究进展及其应用综述李月丰（湖南农业大学食品科技学院，湖南长沙 410128）摘要：本文综述了改性淀粉的主要特点，阐述了改性淀粉在各领域的应用研究，展望了改性淀粉的发展前景。

关键词：改性淀粉；应用；研究进展0、前言淀粉是天然高分子聚合物，是自然界来源最丰富的一种可再生物质，可降解，不会对环境造成污染。

由直链淀粉和支链淀粉两部分组成，其水解的终产物为葡萄糖。

改性淀粉以天然淀粉为原料经过特定的化学方法、物理方法、酶处理法, 改良其原有性能的淀粉, 被广泛应用于食品、医药、皮革、铸造、造纸、纺织、水处理等行业。

1、改性淀粉在不同领域中的应用1.1、在食品行业的应用改性淀粉由于耐热、耐酸，具有良好的黏着性、稳定性、凝胶性和淀粉糊的透明度，较好的弥补和改善普通淀粉的不足，在食品行业有着广泛的用途。

交联淀粉广泛应用于食品的增稠剂中, 尤其是需要粘度稳定性很好的浓溶液中。

低交联度的淀粉可以在水果馅饼中用作填充料，加入罐头中可使其耐灭菌处理。

酸法变性淀粉则大大提高了淀粉的凝胶性，用于果冻、夹心饼、软糖的生产。

淀粉衍生物醋酸淀粉酯在食品工业中用作耐酸粘合剂。

Hung, P. V. 和Morita, N.(2004)研究还表明[1-2]:交联键能加强淀粉颗粒之间的结合作用, 使之较稳定存在, 从而糊液有较好的流动性。

李文钊等[3]将一种T0098 预糊化淀粉应用在面包中,可延缓老化, 使烘焙制品保持柔软蓬松, 延长保存期。

王玉田等人［4］将玉米改性淀粉应用于灌肠制品中，发现灌肠制品在弹性、气味、滋味和组织状态及贮藏方面均有很大改善，并具有较高的成品率和经济效益。

1.2、在水处理中的应用改性淀粉作为一种很有发展前途的新型水处理剂，已经得到越来越多的重视。

尽管作为絮凝剂直接投加于天然原水中效果并不佳，但作为助凝剂与聚合氯化铝配合使用，它们在处理低温低浊水方面体现了很好的助凝性能。

而环状糊精则多用于对水中有机杂质的吸附去除。

改性玉米淀粉胶粘剂的研究的开题报告
题目：改性玉米淀粉胶粘剂的研究
背景：
在工业生产中，胶粘剂的应用广泛，涉及到许多领域，如电子、建筑、汽车、纸制品等。

传统的胶粘剂主要由合成树脂、天然胶和化学黏合剂等制成。

然而，这些材
料具有高成本、低生物降解性和环境污染等缺点，因此研究新型、环保的胶粘剂具有
重要意义。

玉米淀粉是一种天然的多糖类物质，具有良好的生物降解性和可再生性，是一种潜在的胶粘剂材料。

然而，天然玉米淀粉本身具有一定的缺点，如水溶性差、耐湿性差、粘接力弱等。

因此，如何改善玉米淀粉的性能，提高其在胶粘剂中的应用价值成
为了研究的热点之一。

研究目的：
本研究旨在通过改性处理玉米淀粉，制备一种优良的胶粘剂，探究改性条件对胶粘剂性能的影响，并对其在工业领域中的应用进行探索。

研究内容：
1.收集和整理玉米淀粉的相关文献资料，了解其性质和应用领域。

2.对玉米淀粉进行改性处理，研究改性条件对其性能的影响。

常用的改性方法包括酸处理、酶解、微波处理、化学修饰等。

3.考察改性后的玉米淀粉胶粘剂在胶接性能、热稳定性、耐水性等方面的表现，确定最佳制备工艺。

4.对玉米淀粉胶粘剂的在工业领域中的应用进行探索，如建筑领域中的木质结构、造纸领域中的纸张连接、汽车行业中的发动机舱隔音、电子领域中的半导体器件封装等。

预期成果：
本研究预期通过改性处理玉米淀粉，制备出一种优良的胶粘剂，并进行表征。

预计能够发掘玉米淀粉在胶粘剂领域的巨大潜力，为资源循环利用和环境保护做出贡献。

同时，也有望为玉米淀粉在其他应用领域的拓展提供借鉴意义。

纸/塑复合玉米淀粉胶黏剂一、淀粉胶黏剂的前途合成胶黏剂具有应用面广，使用简便，经济效益高，发展迅速等许多特点，随着经济的发展与科技的进步，据统计包装行业是胶黏剂应用的最大行业它广泛分布于纸制品，印制装潢塑料等包装行业的各个领域同是随着胶黏剂行业的发展，也提高了包装产品的质量和档次促进了包装行业的发展。

我国纸箱纸盒生产企业约有10500余家，最初生产纸盒纸箱时，使用泡花碱粘合粘合剂，易返潮，粘合强度低，用其黏接的纸箱，纸盒易变形，变色等，早在1995年国家就以明令禁止使用，要求改用淀粉粘合剂，目前淀粉粘合剂作为一种绿色黏合剂，已覆盖了整个包装行业。

二、淀粉胶黏剂最早将淀粉作为胶黏剂的是古埃及人，他们用含有淀粉的胶黏剂黏接纸草条。

化学上，淀粉与纤维素非常相似，故淀粉胶同纸张，木材及棉质品有良好的粘合作用，又因它不溶于有机溶剂，脂肪以及油类物质中，故淀粉与改性淀粉胶粘剂所产生的黏合部位可不受这些物质的影响由于其来源结构，亲水特征及以分散，淀粉是水敏性的，易于受微生物侵蚀。

淀粉及其常见改性产品并不适用于要求防水或耐水性极高的地方。

这些缺点可以通过化学改性或用添加剂来加以改善。

淀粉及改性淀粉已长期用作水基胶粘剂，用于如瓦楞纸板，多层纸袋，纸箱，纸板层压，螺旋卷曲管，胶粘标签，水再湿胶，胶带及其它胶粘应用。

淀粉胶粘剂通常有淀粉或改性淀粉在水中加入氧化剂（双氧水、次氯酸钾、高锰酸钾）糊化剂（氢氧化钠），还原剂（硫代硫酸钠），催化剂（各种过渡金属盐类）等助剂组成。

为了提高胶粘剂的性能，于是还与其它类型合成或天然基料（如乙烯醇、脲醛、聚丙烯腈、环氧氯丙烯等树脂）进行改性，制成改性淀粉胶粘剂。

三、淀粉及其改性淀粉的性质淀粉是一种可再生资源，用它做精细化工品的原料，用途十分广泛，而且用淀粉经化学反应生成的各类衍生物基本上是无毒和可降解的，所以为国内外学术界所重视，具有广阔的发展前景。

我国淀粉工业虽然起步较晚，但发展十分迅速，到2010年全国淀粉产量已达900万吨，其中有80%是以玉米为原料的。

淀粉胶黏剂的最新研究进展摘要：淀粉胶黏剂作为环境友好型天然胶黏剂越来越受到研究人员的广泛关注，淀粉以其资源丰富、价格低廉、使用方便等优点并以无毒环保为亮点，成为最具有开发潜力的天然胶黏剂之一。

本文综述了淀粉胶黏剂的分类，生产方法，应用前景，最新动态，并且详述了它的研究现状。

关键词：淀粉胶黏剂；天然胶黏剂；研究现状；发展趋势进入21世纪以后，随着环保法规的出台以及人们健康意识的增强，国家对缩醛类胶黏剂中游离甲醛挥发量的限制越来越严格 [1-4]。

因此，开发无毒环保型木材胶黏剂将是今后的研究重点[5]。

淀粉作为一种无毒无害、价格低廉、可生物降解、对环境友好的天然可再生资源，在各行业中的应用日趋广泛。

特别是近年来，世界胶黏剂工业生产技术正朝着节省能源、低成本、无公害、高黏性和无溶剂化方向发展。

淀粉基胶黏剂是最具开发潜力的天然胶黏剂之一，但同时淀粉胶黏剂仍有一些技术问题亟待解决。

1.几种常见淀粉胶黏剂1.1氧化淀粉胶黏剂含有醛基和羧基的聚合度低的改性淀粉的混合物与水在氧化剂的作用下经加热糊化或室温糊化而制成的胶黏剂为氧化淀粉胶黏剂。

淀粉经氧化后，形成具有水溶性、润湿性、胶接性的氧化淀粉。

氧化剂的用量少，氧化程度不够，淀粉生成的新官能团总量减少，使胶黏剂的黏度增加，初粘力下降，流动性差。

用量多，氧化过度，致使胶黏剂的黏度、初粘力下降。

氧化反应时间对胶黏剂的黏度、透明度以及羧基含量有较大影响。

随着反应时间的延长，氧化程度增高，羧基含量增大,产品黏度逐渐降低，但透明度越来越好。

1.2酯化淀粉胶黏剂酯化淀粉胶黏剂属于非降解性淀粉胶黏剂，它是通过淀粉分子的羟基与其他物质发生酯化反应而赋予淀粉新的官能团，从而使淀粉胶黏剂的性能得到改善。

由于酯化淀粉发生部分交联，所以黏稠度升高，贮存稳定性更好，防潮和防霉特性提高，其胶层可耐高低温交替作用。

1.3接枝淀粉胶黏剂淀粉的接枝就是用物理和化学的方法使淀粉分子链产生自由基，在遇到高分子单体时，就形成了链式反应,在淀粉主链上产生一条由高分子单体构成的侧链。

改性淀粉胶粘剂的研究与应用淀粉胶粘剂具有原料来源丰富、价格低廉、可降解等优点,可广泛应用于瓦楞纸板包装箱、纤维板、建筑等领域。

但是,未改性的淀粉胶粘剂流动性差,施胶困难,且耐水性差,潮湿环境下容易吸潮开胶等缺陷,限制了淀粉胶粘剂的进一步应用。

因此,对淀粉胶粘剂进行改性,可以扩大其应用领域。

淀粉是一种多糖类天然高分子化合物,分子链上有大量亲水性强的羟基基团。

在淀粉分子链的亲水性及氢键作用下,淀粉胶粘剂的粘度大,耐水性差。

近年来,用化学交联方法提高淀粉耐水性的研究已有报导,但是,交联改性在提高淀粉胶粘剂耐水性的同时,体系粘度也相应增大,难以在高速瓦楞纸板生产线上应用。

笔者用过硫酸铵(APS)对玉米淀粉进行部分氧化降解,通过减小淀粉分子链长度,解决胶粘剂的粘度大、流动性差等问题。

在氧化降解淀粉的基础上,用官能度大的三聚氰胺甲醛(MF)作为交联剂,与淀粉分子链的羟基反应,制得了耐水性和流动性均好,具有网状分子结构的氧化交联改性淀粉胶粘剂。

此外,还通过SEM和X-ray测试,研究了改性对淀粉颗粒微观结构和结晶度的影响。

1实验1.1原料原料:玉米淀粉,工业级,合肥雪公胶粘剂科技有限责任公司;过硫酸铵,分析纯,上海国药集团化学试剂有限公司;三聚氰胺,化学纯,上海化学试剂公司;30%甲醛水溶液,分析纯,宜兴市辉煌化学试剂厂;氢氧化钠,分析纯,广东汕头西陇化工厂;氯化铵,分析纯,柳州化工股份公司。

1.2仪器与设备主要仪器与设备:NDJ-79型旋转粘度计,同济大学机电厂;Spectrum100傅里叶红外光谱仪,美国PE公司;D/max-RA型旋转阳极X射线衍射仪,日本Rigaku公司;JSM-6490LV型扫描电子显微镜,日本Jeol公司。

1.3方法采用简单的一锅法合成工艺,通过氧化和交联二步反应过程,制得氧化交联改性淀粉胶粘剂。

在500mL配有搅拌器和温度计的三口烧瓶中加入玉米淀粉和水,开启搅拌,加入过硫酸铵,升温至65℃,保温反应0.5 h,得到相对分子质量较小的氧化淀粉。

淀粉类胶黏剂普遍存在的问题及化学改性进展淀粉具有可降解、价格低廉、来源广泛等优点，在胶黏剂领域得到了广泛的应用。

但是在实际使用过程中，淀粉类胶黏剂存在力学性能差、耐水性差等问题，需要采用化学方法对淀粉类胶黏剂进行改性。

本文首先对淀粉类胶黏剂普遍存在的问题进行了分析，然后对淀粉类胶黏剂化学改性进展进行了探讨。

标签：淀粉类胶黏剂；存在问题；化学改性进展淀粉是一种价格非常低廉的天然高分子原料，如果直接使用淀粉作为胶黏剂其渗透性、流动性和力学性能比较差，为了提升淀粉类胶黏剂的黏度和溶解度，需要使用化学方法对淀粉进行改性。

在淀粉分子含有活性基羟基和糖苷键，可以和很多物质产生化学反应，其中酯化、氧化、接枝、交联是最常用的几种化学改性方法，下文对这几种化学改性进展情况进行了详细的分析。

1 淀粉类胶黏剂的优点淀粉类胶黏剂主要具有下述几个方面的优点：①淀粉类胶黏剂具有取材方便、价格低廉、无异味、可再生等优点；②由于淀粉类胶黏剂中含有非常多的羥基，因此可以和很多物质产生化学反应。

在实际应用时，如果单纯使用淀粉类胶黏剂进行黏结，胶结强度和胶黏剂的耐水性均无法满足设计要求。

为了保证淀粉类胶黏剂的性能可以达到使用要求，需要采用化学改性的方法对淀粉类胶黏剂进行改性。

2 淀粉基胶黏剂粘结的基本原理淀粉类胶黏剂的粘结力主要表现为分子中羟基氢键的结合力，见图1。

组成淀粉链状大分子中的各个葡萄糖单元的C2、C3、C6上都包含一个羟基，当这些数量庞大的羟基结合到一起后会产生非常强的结合力。

但由于羟基易和水以氢键形式结合，当水分子进入后会撑开淀粉分子链之间的距离，使更多的水分子进入，从而破坏淀粉胶黏剂的胶合强度。

为了提升淀粉类胶黏剂的胶接性，可以将结合牢固的化学键导入到淀粉分子链之间，利用化学键分子的结合力来阻止水分子的进一步进入，从而避免水分子撑大分子链之间的距离，保证淀粉类胶黏剂的胶结性。

3 淀粉类胶黏剂普遍存在的问题淀粉类胶黏剂主要存在下述几个方面的问题：①耐水性差。

经化学改性后淀粉在胶粘剂中的应用淀粉胶粘剂是一种环保型、可再生型生物质产品，具有广阔应用前景。

淀粉具有粘接强度低、耐水性差、干燥速度慢等缺点，需对其进行化学改性。

本文综述了淀粉经氧化、酯化、交联化、接枝化等化学手段改性后在胶粘剂中的应用以及发展趋势。

标签：淀粉；化学改性；胶粘剂；应用淀粉的分子结构是葡萄糖通过α-1，4糖苷键（直链淀粉）以及α-1，6糖苷键（支链淀粉）缩聚而成的生物大分子[1]。

淀粉具有来源广泛、产量充足、价格低廉、环保无毒、易被生物降解[2]、粘接性和成膜性良好等优势，但其存在初粘性低、干燥速率慢、胶膜硬脆、对基材附着力差、固含量低、耐水性差等缺点[3、4]限制了其应用范围。

因此通过对淀粉的化学改性来改善淀粉胶粘剂性能的研究已成为该领域的重要课题之一。

淀粉的化学改性方法繁多，其中氧化、酯化、交联和接枝等是淀粉分子化学改性常用方法，也是提高淀粉分子功能、拓宽其应用领域的重要途径。

1 淀粉的氧化天然淀粉相对分子质量较大，聚合度较高[5]，约800～3 000，相对分子质量为106～107数量级，不溶于水，其糊化后胶液固含量低、固化速度慢、粘接强度低、流动性差，利用氧化剂对原淀粉分子改性，将化学性质较为活泼的C2、C3、C6位上的醇羟基有限程度被氧化为酮基、醛基和羧基（其中醛基具有防霉防腐能力，羧基对于基材具有较大的亲和性，能增强与基材的附着力），而且分子中的糖苷键部分发生断裂，聚合度和分子量显著降低，易被糊化，易做成固含量高、胶液黏度低且稳定、成膜性良好、对基材附着力好、粘接性佳的胶粘剂。

目前氧化淀粉的氧化剂主要有次氯酸钠（NaClO）、双氧水（H2O2）、高锰酸钾（KMnO4）和高碘酸（HIO4）等[6]。

不同的氧化剂对淀粉进行化学改性制得的氧化淀粉性能不同。

1.1 NaClO改性淀粉NaClO主要作用于C2、C3和C1原子上醇羟基，它不但发生在非结晶区，而且渗透到分子内部，并有少量葡萄糖单元在C2和C3处开环形成羧酸。