淀粉胶粘剂的研究进展
- 格式:pdf
- 大小:235.41 KB
- 文档页数:4
淀粉基木材胶黏剂的研究概况综述摘要:传统的淀粉胶黏剂不能用于木材的黏结,对淀粉的改性成为一直以来研究的方向。
该文对淀粉基木材胶黏剂的研究状况做了回顾,在此基础上提出今后发展的思路。
关键词:淀粉变性淀粉淀粉基木材胶黏剂我国的人造板加工业需要消耗大量的胶黏剂,主要包括“三醛”胶、白乳胶和异氰酸酯胶等合成高分子胶粘剂以及少量淀粉类、蛋白质类和单宁类等天然高分子胶粘剂。
但随着木材加工业的不断发展和人们环保意识的增强,推动了对现有的木材胶黏剂产品进行更新换代的步伐:以廉价易得的可再生天然高分子资源淀粉为主要原料,采用绿色新工艺、开发低甲醛乃至无甲醛木材胶黏剂是主潮流之一。
[1]在木材工业应用领域,传统淀粉胶由于其耐水性、耐腐性、胶接强度等不足始终无法与合成高分子胶抗争。
采用新型改性手段克服淀粉自身缺陷,从深度和广度开发淀粉基木材胶黏剂己成为国内外学者普遍关注的课题。
1 淀粉基木材胶黏剂的研究现状对淀粉上的亲水性基团羟基进行氧化、酯化、醚化、接枝、交联等改性反应,降低羟基数量,或导入活性基团(醛基、羧基、酰胺基等),这些基团能在固化过程中发生交联缩合反应,生成牢固的亚甲基键、氨酯键和脲键等耐水化学键,形成紧密的网状骨架,防止水分子切入对氢键造成破坏,以提高耐水性能,同时,大量极性基团的存在也增加了粘结强度及胶本身的剪切强度。
1.1 接枝改性淀粉通过对淀粉进行接枝共聚,增加了疏水链,共聚物既保留了淀粉自身的特性,又具有合成高分子的特性,从而使淀粉胶黏剂性能提升。
烯类单体接枝共聚物:以亲水的半刚性链的淀粉大分子为骨架与带有极性基团的烯类不饱和单体接枝共聚(广泛应用的有丙烯酸酯类、甲基丙烯酸酯类、丙烯酸、乙酸乙烯酯、苯乙烯等),在引发剂的作用下,淀粉中的葡萄糖苷单元C2和C3上羟基键断裂形成自由基,从而引发与烯类单体的接枝共聚反应/可引入多个单体的不同官能团及调节亲水-亲油链段结构比例而得到目标产物。
吴艳波[2]等研究以玉米淀粉为接枝骨架,过硫酸铵为引发剂,丙烯酸乙酯(EA)和乙酸乙烯酯(V Ac)为接枝单体,合成出一种具有储存稳定性能好、干燥速度快、剪切强度大、耐水性强等优点的乳液淀粉基木材胶粘剂。
目录前言 (2)第一章淀粉及其氧化 (2)1.1 天然淀粉及其结构 (2)1.1.1 淀粉的物化特性 (2)1.1.2 淀粉的结构 (3)1.2 氧化淀粉 (4)1.2.1 氧化淀粉的发展 (4)1.2.2 淀粉的氧化机理 (5)第二章淀粉粘合剂 (6)2.1 淀粉粘合剂 (6)2.1.1 淀粉粘合剂简介 (6)2.1.2 淀粉粘合剂的改进 (6)2.2 国内外改性淀粉粘合剂的发展状态 (6)2.2.1改性淀粉粘合剂国外研究进展 (6)2.2.2 改性淀粉粘合剂国内研究进展 (7)2.2.3 目前研究存在的问题 (7)第三章淀粉基粘合剂的制备方法 (8)3.1 原理 (8)3.2 制备方法 (8)3.2.1 氧化阶段 (8)3.2.2 糊化阶段 (9)3.2.3 还原阶段 (9)3.2.4 交联阶段 (9)3.2.5 消泡和稀释阶段 (9)3.3淀粉粘合剂性能的表征方法 (10)第四章影响淀粉粘合剂性能的因素 (10)4.1 氧化剂用量对淀粉粘合剂性能的影响 (10)4.2 水分比对淀粉粘合剂性能的影响 (11)4.3 氧化时间对淀粉粘合剂性能的影响 (12)4.4 催化剂用量对淀粉粘合剂性能的影响 (13)参考文献 (15)摘要:本研究主要是以马铃薯淀粉为原料,硫酸亚铁为催化剂,双氧水为氧化剂,制备氧化淀粉,再在氧化淀粉中加碱糊化,加入交联剂进行交联改性,降温后依次添加稀释剂,增塑剂,消泡剂等助剂,最终得到一种环保的!成本较低的,性能优良的淀粉基瓦楞纸板用粘合剂"论文主要对氧化淀粉的制备和表征粘合剂的配方和制备工艺以及粘合剂的性能进行了研究。
首先,对双氧水氧化制备马铃薯氧化淀粉进行研究,利用红外光谱!X-射线粉末衍射和扫描电镜等手段对氧化淀粉进行了表征,通过单因素实验研究了反应温度!双氧水用量!催化剂用量和反应时间等影响因素对氧化淀粉的羧基含量!羰基含量等指标的影响,其次以马铃薯淀粉为原料,热法制得淀粉基无甲醛粘合剂,并探索热法制淀粉基无甲醛粘合剂的最佳原料配比和工艺条件,最后对淀粉粘合剂的进行添加不同质量的钠基膨润土和聚乙烯醇的催干改性对比研究。
纸用改性淀粉胶粘剂的制备及性能研究以CaCO3为填料,用聚乙烯醇(PV A)接枝木薯改性淀粉(CS-8)制备了高强度纸用胶粘剂,研究了填料及干燥时间对淀粉胶纸-纸、纸-钢拉伸强度的影响;利用正交实验设计,以PV A添加量(A)、CaCO3添加量(B)和KOH添加量(C)为因素寻找最优反应条件组合。
结果表明:填料表面改性和目数对拉伸强度有较大影响,对于纸-纸粘接的最佳条件是A3B2C2,拉伸强度为3.59 MPa;对于纸-钢粘接,最佳条件为A3B2C3,拉伸强度为3.77 MPa,优化组淀粉胶的干燥时间为2 h,固含量为28%,黏度适中,贮存稳定性较好,能用于纸制品的粘接。
标签:改性淀粉胶;正交实验;拉伸强度;干燥时间阳离子淀粉是指淀粉在一定条件下与阳离子试剂反应制得的产物,阳离子试剂主要有叔胺盐类和季铵盐类[1~3]。
木薯改性淀粉(CS-8)是一种常见的阳离子淀粉,其主要用于纸张的表面施胶处理[3~5]和废水絮凝剂[6,7]。
淀粉胶粘剂具有天然无毒、价格低廉及可再生等优点,也存在流动性较差、易霉变和贮存稳定性较差等诸多不足,因此需要对其进行改性处理[8~10]。
本研究拟用CaCO3作为填料,用PV A接枝CS-8制备高强度绿色纸用胶粘剂,研究填料表面处理及粒径大小对淀粉胶纸-纸、纸-钢剥离强度的影响,讨论剥离强度随干燥时间的变化,并利用正交实验设计[11,12]寻找最优条件组合,同时测定胶粘剂的综合性能。
这样不仅可以制备性能优异、成本较低的绿色纸用胶粘剂,还能扩展CS-8的使用范围。
1 实验部分1.1 实验原料木薯改性淀粉(CS-8),工业级,广西明阳生化科技股份有限公司;KOH、CaCO3,分析纯,湖北大学化工厂;PV A,分析纯,阿拉丁公司;硼酸,分析纯,济宁华凯树脂有限公司;消泡剂,分析纯,深圳海川化工科技有限公司。
1.2 实验设备BLD-200N型电子剥离试验机,PARAM?公司。
1.3 制备工艺1.3.1 改性木薯淀粉胶的制备准确称量固体PV A于烧杯中,加入定量的水在80 ℃中溶解备用。
淀粉胶粘剂市场发展现状概述淀粉胶粘剂是一种常见的粘合剂,在各个行业中得到广泛应用。
本文将就淀粉胶粘剂市场的发展现状进行分析,包括市场规模、应用领域、技术进展等方面。
通过对淀粉胶粘剂市场的深入剖析,可以更好地了解其发展趋势和潜在机会,为相关企业提供参考依据。
市场规模淀粉胶粘剂市场在近几年呈现稳步增长的趋势。
根据市场研究数据显示,2019年全球淀粉胶粘剂市场规模达到X亿美元,预计到2025年将达到Y亿美元。
市场规模的增长主要受到各行业的需求推动,包括包装、建筑、木工、纸品等。
随着可持续发展的需求增加,以及环保意识的提高,淀粉胶粘剂市场有望继续保持增长势头。
应用领域淀粉胶粘剂在各个行业中均有广泛应用。
主要应用领域包括:1.包装领域:淀粉胶粘剂在纸盒封装、纸张粘合等方面起到重要作用。
其具有优良的粘接性能和环保特点,得到了包装行业的普遍认可。
2.木工领域:淀粉胶粘剂在家具制造、地板、胶合板等木制品的生产中广泛应用。
相比传统的有机溶剂胶水,淀粉胶粘剂具有绿色环保、无毒无害的特点,更符合现代家居材料的要求。
3.建筑领域:淀粉胶粘剂在建筑行业中被用作涂料、瓷砖胶水、石膏板胶粉等。
其具有粘接强度高、成本低、环保等优点,得到了建筑行业的广泛应用。
技术进展随着科技的不断进步,淀粉胶粘剂的技术也在不断完善和创新。
以下是一些技术进展的方向:1.淀粉胶粘剂的改良:通过改变淀粉的成分和处理工艺,可以提高其粘接强度、耐水性和耐高温性。
近年来,研究人员通过添加纤维素等添加剂来改进淀粉胶粘剂的性能,延长其使用寿命。
2.新型淀粉胶粘剂的研发:目前,一些新型淀粉胶粘剂正在被开发和研究,如生物质淀粉胶、微纳米粒子改性淀粉胶等。
这些新型胶粘剂具有更高的粘接强度、更好的环保性能,有望取代传统的合成胶粘剂。
3.淀粉胶粘剂在3D打印中的应用:近年来,随着3D打印技术的快速发展,淀粉胶粘剂在3D打印领域也得到了广泛应用。
淀粉胶粘剂可以在3D打印过程中作为支撑材料,具有易于去除和环保的特点。
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。
盐酸水解淀粉制备复合型淀粉胶粘剂的研究摘要:随着室内装饰行业的不断发展,需要具有良好性能的胶粘剂及持久性。
然而,传统的胶粘剂性能不佳,因此,对其优化是现代室内装饰行业发展的需求。
本文以现有淀粉胶粘剂为基础,尝试以盐酸水解方法来制备复合型淀粉胶粘剂,其目的是最大限度改善淀粉胶粘剂的性能。
研究结果表明,使用盐酸水解淀粉制备复合型淀粉胶粘剂具有良好的附着力、抗水浸渍性和耐久性。
因此,通过盐酸水解淀粉制备复合型淀粉胶粘剂可以有效地改善室内装饰产品的性能。
1. 引言1.1 研究背景随着建筑装修行业的快速发展,室内环境的质量和性能提出了更高的要求,其中胶粘剂的应用和性能也被越来越多的关注。
由于传统的胶粘剂性能不佳,对胶粘剂性能的提升将对室内装饰行业发展起着重要作用。
1.2 研究目的根据上述情况,本文以现有淀粉胶粘剂为基础,尝试以盐酸水解方法来制备复合型淀粉胶粘剂,其目的是最大限度改善淀粉胶粘剂的性能。
2. 研究原理盐酸水解是指在碱性溶液中加入酸,通过水解淀粉分子链,降低淀粉分子量,使淀粉胶粘剂产生更高的黏性,在应用中可以起到较好的附着力效果。
3. 研究进程3.1 原材料收集将原料淀粉胶粘剂样品预处理,并按照实验要求收集其他原料,如酸、水等。
3.2 制备淀粉胶粘剂混合酸和水,加入淀粉,经过煮沸,冷却后过滤收集淀粉胶粘剂。
3.3 性能测试利用扭转万能机测试所收集的复合型淀粉胶粘剂的附着力和抗水浸渍性,并使用耐折试验测试其耐久性。
4. 研究结果在实验中,研究发现,混合淀粉胶粘剂的附着力比单一淀粉胶粘剂提高了14.2%,抗水浸渍性提高了19.6%,耐久性提高了13.2%。
5. 结论通过盐酸水解淀粉制备复合型淀粉胶粘剂具有良好的附着力、抗水浸渍性和耐久性。
因此,通过盐酸水解淀粉制备复合型淀粉胶粘剂可以有效地改善室内装饰产品的性能。
淀粉基木材胶黏剂研究现状淀粉是绿色植物进展光合作用的产物,也是碳水化合物贮藏的主要形式。
与石油化工原料相比,淀粉具有价格低廉,可再生,可生物降解,无污染等特点[1]。
淀粉是由葡萄糖组成的多羟基碳水化合物,其每个葡萄糖单元上的2,3,6位上都有自由的羟基,因此在淀粉一条分子链上的羟基数量不可胜数。
无数的直链淀粉和支链淀粉分子又相互缠绕交织最终形成淀粉颗粒[2-5]。
虽然一个氢键的结合能力弱于其他种类化学键的结合能力。
但是由于淀粉分子中含有数量极其巨大的羟基,其所形成的总结合力还是非常可观。
所以,从分子构造上分析,淀粉本身具有作为胶粘剂的潜力。
事实上,从古到今,人类一直在努力研究开发淀粉类胶粘剂[6]。
但是传统的淀粉木材胶由于淀粉主链中含有过多的自由羟基,并且胶层未能形成有效的交联网状构造,因此胶接强度不高,而且不耐水,初粘力不强,自然枯燥时间长。
随着石油资源的日益枯竭以及人类环保意识的不断加强,目前世界胶粘剂工业正逐步朝着低本钱、无公害、无溶剂、节约能源等方向开展。
以淀粉为主要原料制备的淀粉基木材胶粘剂由于具有价格低廉,无毒无异味,环保等优点,重新引起研究者的重视,致力于对传统的淀粉木材胶粘剂进展进一步改性以提高淀粉木材胶的粘接能力,使之能在木材工业中得到应用。
目前有关淀粉在木材胶粘剂中的报道较多,但是在相关的报道中淀粉用量普遍较小[7],多作为辅助成分在木材胶粘剂中使用,而且制备工艺比拟复杂,本钱仍然较高。
1.淀粉作为辅助成分在木材胶粘剂中的应用在低毒脲醛树脂胶粘剂的研究中,唐朝发[8]等发现脲醛树脂合成过程中参加淀粉和氧化淀粉能有效提上下毒脲醛树脂胶的初粘性以及胶的固形物含量,同时还能防止固化之后的胶层过度分解,改善脲醛树脂胶的耐老化性能。
茹克亚·沙吾提[9]研究用过氧化氢氧化淀粉改性脲醛树脂制备复合粘合剂,由于脲醛树脂可以与改性淀粉相互反响形成网状构造,有效的提高了淀粉木材胶的初粘性,耐水性,缩短了枯燥时间。