一種熱固性氧化改性木薯澱粉膠粘劑及其製備方法與流程

2023-04-27 18:05:21 1

本發明屬於木材膠粘劑
技術領域：
，具體涉及一種木薯澱粉膠粘劑及其製備方法。
背景技術：
：目前木材工業中普遍使用的膠粘劑均為合成高分子膠粘劑，其原料均來自於不可再生的石化資源。隨著石化資源的逐漸枯竭和人們環保意識的日益增強，開發可再生、綠色環保的木材膠粘劑已成為木材工業的迫切需求。澱粉是一類價格低廉、來源廣泛、綠色環保的天然高分子材料，具有無毒、無汙染等特點。如果用澱粉部分或者全部取代石化資源合成的高分子材料，應用於木材膠粘劑，將會對膠粘劑行業和澱粉行業起到重大的促進作用。因此，近年來，澱粉類膠粘劑作為一類綠色環境友好型膠粘劑已經不斷被廣大學者所關注。木薯澱粉由於其支鏈澱粉含量高、初粘度大等特性在膠粘劑生產領域具有很大優勢。氧化改性是製備改性木薯澱粉膠粘劑最常用的手段，氧化後，澱粉分子中大量的親水型基團羥基轉變成羧基或是羰基，更易於反應，同時大分子鏈斷裂，流動性變好。製備氧化木薯澱粉膠粘劑的常用氧化劑有KMnO4、H2O2以及NaClO。NaClO的氧化主要發生在澱粉分子中C2、C3的仲羥基上，與其他氧化劑相比，NaClO氧化不僅發生在澱粉中的無定形區，而且還滲透到分子內部，氧化效果較好，遂選其作為氧化劑。目前氧化改性澱粉膠粘劑的製備工藝比較繁瑣，且成本較高，所得膠粘劑的性能也較差，不能滿足膠合板應用要求。因此製備工藝簡單、成本低、性能優良的膠粘劑變得十分必要。技術實現要素：為了克服現有技術中的不足並有效改善膠合板的耐水性能，本發明提供了一種反應時間短、操作簡單、適合於工業化應用的熱固性氧化改性木薯澱粉膠粘劑及其製備方法。本發明的目的是通過以下技術方案實現的：一種熱固性氧化改性木薯澱粉膠粘劑，以重量份數計，由40～50重量份氧化改性木薯澱粉膠粘劑、3～5重量份麵粉、4～6重量份異氰酸酯、3～5重量份羧基丁腈膠乳製備而成，其中：所述氧化改性木薯澱粉膠粘劑由5.6～8份PVA、70～100份木薯澱粉、2～5份SDS、5～15份NaClO製備而成。一種上述熱固性氧化改性木薯澱粉膠粘劑的製備方法，包括如下步驟：(1)向PVA溶液中加入木薯澱粉乳，攪拌均勻，待升溫至30～50℃，加入NaOH溶液調節體系pH為弱鹼性，加入SDS溶液，乳化0.5～1小時。(2)滴加NaOH溶液，調節體系pH為9～11，滴加氧化劑NaClO，氧化反應後出料，即得氧化改性木薯澱粉膠粘劑。(3)取以上製備的氧化改性木薯澱粉膠粘劑，加入麵粉、異氰酸酯以及羧基丁腈膠乳，攪拌均勻得到熱固性氧化改性澱粉膠粘劑。本發明中，所述PVA為RS-2117、RS-1717、RS-1788或RS-1799。本發明中，所述PVA溶液的濃度為10～20wt％。本發明中，所述木薯澱粉乳的濃度為35～45wt％。本發明中，所述氧化反應溫度為40～50℃，時間為40min～2h。本發明中，所述熱固性氧化改性木薯澱粉膠粘劑使用時，在膠合板施膠時加入麵粉、異氰酸酯以及羧基丁腈膠乳，分別在預壓機和熱壓機下組坯。本發明採用NaClO氧化改性木薯澱粉膠粘劑，澱粉的大分子鏈被破壞，流動性變好，且降低了回升重聚。加入PVA作為連續相，可以包裹住澱粉顆粒，起到保護增稠的作用，加入SDS乳化，使澱粉膠液體系混合更均勻，延緩分層。施膠時加入異氰酸酯作為交聯劑以及固化劑，並加入羧基丁腈膠乳與澱粉膠共混，這兩種物質都含有不飽和基團，反應活性高，在高溫與壓力下會與澱粉以及板材中的活性基團發生劇烈的反應，形成牢固的化學鍵，提高膠合強度。此方法工藝簡單，耗時短，成本低，且所製備澱粉膠粘劑的性能優良。採用該方法可有效提高澱粉膠粘劑的膠合強度以及耐水性能。氧化木薯澱粉反應過程的化學方程式如下所示：與現有技術相比，本發明具有以下優點：(1)本發明所製得的木薯澱粉膠粘劑透明度高，粘度適中，利於穩定儲存。(2)本發明製得的木薯澱粉膠粘劑製備工藝簡單易操作，耗時短。(3)本發明製得的木薯澱粉膠粘劑耐水性能優良，膠合強度顯著提升(4)本發明製備反應溫度低，後處理工序簡單，大大降低了氧化改性木薯澱粉膠粘劑的生產工藝難度，易於實現工業化生產。具體實施方式下面結合實施例對本發明的技術方案作進一步的說明，但並不局限於此，凡是對本發明技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和範圍，均應涵蓋在本發明的保護範圍中。實施例1本實施例提供了一種熱固性氧化改性木薯澱粉膠粘劑的製備方法，具體步驟如下：(1)將6.4重量份的PVA(RS-1717)溶於36.3重量份的去離子水中配成15wt％的溶液，置於帶有攪拌器的反應釜中，升溫至90℃至PVA溶解，然後降溫至40℃。(2)將80重量份的木薯澱粉溶於124.5重量份的去離子水中，配成39.1wt％的澱粉乳，加入到步驟(1)所配置的PVA溶液中，待反應釜水溫升至40℃，滴加NaOH溶液調節體系pH＝8，然後加入20.2重量份10wt％的SDS溶液，保溫30min。(3)滴加NaOH溶液調節體系pH＝9，然後滴加5重量份的NaClO溶液，30min滴加完成，該過程通過滴加HCl溶液調節體系pH為9，滴加完成後保溫40min，出料即得氧化改性木薯澱粉膠粘劑。(4)取45重量份以上製備的氧化改性木薯澱粉膠粘劑，加入4.5重量份的麵粉，5.4重量份的異氰酸酯以及4重量份羧基丁腈膠乳，攪拌均勻得到熱固性氧化改性木薯澱粉膠粘劑。將本實施例得到的熱固性氧化改性木薯澱粉膠粘劑進行檢測以及膠合板壓制，其結果如表1所示。實施例2本實施例提供了一種熱固性氧化改性木薯澱粉膠粘劑的製備方法，具體步驟如下：(1)將7.2重量份的PVA(RS-1717)溶於40.9重量份的去離子水中配成15wt％的溶液，置於帶有攪拌器的反應釜中，升溫至90℃至PVA溶解，然後降溫至40℃。(2)將90重量份的木薯澱粉溶於139.6重量份的去離子水中，配成39.2wt％的澱粉乳，加入到步驟(1)所配置的PVA溶液中，待反應釜水溫升至40℃，滴加NaOH溶液調整體系pH＝8.2，然後加入35.1重量份、10wt％的SDS溶液，保溫30min。(3)滴加NaOH溶液調節體系pH＝10，然後滴加10重量份的NaClO溶液，30min滴加完成，該過程通過滴加HCl溶液調節體系pH為10，滴加完成後保溫2h，出料即得氧化改性木薯澱粉膠粘劑。(4)取45重量份以上製備的氧化改性木薯澱粉膠粘劑，加入4.5重量份的麵粉，5.4重量份的異氰酸酯以及4重量份的羧基丁腈膠乳，攪拌均勻得到熱固性氧化改性木薯澱粉膠粘劑。將本實施例得到的熱固性氧化改性木薯澱粉膠粘劑進行檢測以及膠合板壓制，其結果如表1所示。實施例3本實施例提供了一種熱固性氧化改性木薯澱粉膠粘劑的製備方法，具體步驟如下：(1)將8重量份的PVA(RS-1717)溶於45.7重量份的去離子水中配成15wt％的溶液，置於帶有攪拌器的反應釜中，升溫至90℃至PVA溶解，然後降溫至40℃。(2)將100重量份的木薯澱粉溶於155重量份的去例子水中，配成39.2wt％的澱粉乳，加入到步驟(1)所配置的PVA溶液中，待反應釜水溫升至40℃，滴加NaOH溶液調節體系pH＝7.97，然後加入50重量份、10wt％的SDS溶液，保溫30min。(3)滴加NaOH溶液調節體系pH＝11，加15重量份的NaClO溶液，30min滴加完成，該過程通過滴加HCl溶液調節體系pH為11，滴加完成後保溫1.5h，出料即得氧化改性木薯澱粉膠粘劑。(4)取45重量份以上製備的氧化改性木薯澱粉膠粘劑，加入4.5重量份的麵粉，5.4重量份的異氰酸酯以及加入4重量份的羧基丁腈膠乳，攪拌均勻得到熱固性氧化改性木薯澱粉膠粘劑。將本實施例得到的熱固性氧化改性木薯澱粉膠粘劑進行檢測以及膠合板壓制，其結果如表1所示。表1熱固性氧化改性木薯澱粉膠粘劑的性能測試名稱固體含量(％)粘度(mPa·s)溼狀膠合強度(MPa)實施例1的膠粘劑28.4234.50.89實施例2的膠粘劑22.67104.50.97實施例3的膠粘劑22.6211.51.10以上測試中，所製備的氧化改性木薯澱粉膠粘劑粘度以及固體含量的測試參照GBT-14074-2006《木材膠粘劑及其樹脂檢驗方法》，溼狀膠合強度參照GB/T9846-88《膠合板強度的測定》，將表1中的膠粘劑壓制的膠合板浸入(63±3)℃的水中浸泡3h，在溼態下測試試件拉伸剪切強度。實施例4本實施例與實施例1-3不同的是：所述PVA為RS-2117。實施例5本實施例與實施例1-3不同的是：所述PVA為1788。實施例6本實施例與實施例1-5不同的是：所述PVA溶液的濃度為12wt％，澱粉乳的濃度為36wt％。實施例7本實施例與實施例1-5不同的是：所述PVA溶液的濃度為18wt％，澱粉乳的濃度為42wt％。實施例8本實施例與實施例1-7不同的是：所述熱固性氧化改性木薯澱粉膠粘劑由42重量份氧化改性澱粉膠粘劑、3.5重量份麵粉、4.5重量份異氰酸酯、3.5重量份羧基丁腈膠乳製備而成。實施例9本實施例與實施例1-7不同的是：所述熱固性氧化改性木薯澱粉膠粘劑由48重量份氧化改性澱粉膠粘劑、4.0重量份麵粉、5.0重量份異氰酸酯、4.5重量份羧基丁腈膠乳製備而成。當前第1頁1&nbsp2&nbsp3&nbsp